Оптическая пирометрия и тепловые источники света

Законы теплового излучения используются для измерения температуры рас­каленных и самосветящихся тел (например, звезд). Методы измерения вы­соких температур с зависимостью спектральной плотности энергетической светимости или интегральной энергетической светимости тел от температуры называются оптической пирометрией, а приборы предназначенные для этих целей, - пирометрами. В зависимости от того, какой закон теп­лового излучения применяется, различают радиационную, цветовую и яркостную температуры тел.

1. Радиационная температура - это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость Re равна энергетической светимоcти Rт исследуемого тела. В данном случае регистрируется энергетическая светимость исследуемого тела, и по закону Стефана-Больцмана (6.6) вычисляется его радиационная температура:

. (6.11)

2. Цветовая температура. Для серых тел (или тел близких к ним по свойствам) спектральная плотность энергетической светимости

R_l,т = А_т r_l,т,

где Ат = const < 1. Следовательно, распределение энергии в спектре из­лучения серого тела такое же, как и в спектре черного тела, имеющего ту же температуру. Поэтому к серым телам применим закон Вина, т.е., знàя длину волны l max, соответствующую максимальной спектральной плотности энергетической светимости R_l,Т исследуемого тела, можно определить его температуру

,

которая называется цветовой температурой; для серых тел цветовая темпе­ратура совпадает с истинной. Для тел, сильно отличающихся от серых, понятие цветовой температуры теряет смысл. Таким способом определяется темпера­тура на поверхности Солнца (Тц» 6500 К) и звезд.

3. Яркостная температура. Это температура черного тела, при ко­торой для определенной длины волны его спектральная плотность

энергети­ческой светимости равна спектральной плотности

энергетической светимости исследуемого тела, т.е.

r _l,Т = R_l,_т, (6.12)

где Т - истинная температура тела.

В качестве яркостного пирометра обычно используется пирометр с исчезающей нитью, накал которой подбирается таким, чтобы выполнялось условие (6.12). В данном случае изображение становится неразличимым на фоне поверхности раскаленного тела, т.е. нить как бы "исчезает". Используя проградуированный по черному телу миллиамперметр, можно определить яркостную температуру. Зная поглощательную способность А_l,т тела при той же длине волны, по яркостной температуре можно определить истинную.