1- дәріс. Кіріспе жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы. ХVІІ ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды: жарықтың корпускулалық теориясы мен-жарықтың толқындық теориясы
-дәріс. Денелердің температуралық жарығы
жүктеу/скачать 5,21 Mb.
|
лекция оптика
13-дәріс.
Денелердің температуралық жарығы. Температуралық жарық. Абсолют қара дене. Абсолют қара дененің сәуле шығару заңдары. Қара емес денелердің сәуле шығаруы. Жарық көздері. Оптикалық пирометрия. Кейбір денелер қыздырылған қезде жарық шығарады. Қыздыру нәтижесінде шыққан жарық температуралық жарық деп аталады. Температуралық жарықтың тепе-теңдік сипаты болады. Мысалы, бір сәуле шығарушы дене тұйық қуыстың ішінде тұрған болсын, оның ішкі беттері идеал айнадай жалтыр болып, оған түскен сәулелер түгел шағылатын болсын. Сонда әлгі денеден шыққан сәулелер сол қуыстың қабырғасына түсіп сан рет шағылады, сыртқа шығып кетпейді, қуыстың ішінде болады, оның біраз үлесі денеге сіңеді. Бұл жағдайда дененің сәуле шығару нәтижесінде энергиясы қанша кемісе ӛзі жұтқан сәулелік энергия мӛлшері дәл сонша болуы мүмкін. Сонда тұйық қуыстағы сәулелік энергия және сәуле шығарушы дене энергиясы уақытқа байланысты ӛзгермейді. Мұндай жағдайда қарастырылып отырған система — қуыстағы сәулелік энергия мен сәуле шығарушы дене — тепе-теңдік күйде тұр деп айтылады. Температуралық жарық үшін осындай тепе-теңдік күй ӛз-езінен (автоматтық түрде) орнайды. Тұйық қуыстағы дене шығаратын сәулелік энергия мӛлшері оның ӛзі жұтатын энергия мӛлшерінен артық болса, онда дене салқындай бастайды, бірақ біраздан соң система қайтадан тепе-теңдік күйге келеді. Керісінше, дене шығаратын энергия оның ӛзі жұтатын энергиядан кем болса, онда дене қыза бастайды. Бұл процесс қайтып тепе-теңдік күй орнағанға дейін созылады. Сӛйтіп дене не аз, не кӛп энергия жұтқан жағдайларда шығарылатын сәуле интенсивтігі күшею немесе бәсеңдеу нәтижесінде система қайтадан бұрынғы күйіне оралады. Осындай тепе-теңдік орнықты болады. Сондықтан температуралық жарықтың тепе-теңдік сипаты болады. Қабырғалары жылу ӛткізбейтін бос қуыс ішінде температурасы әр түрлі бірнеше дене болып, олардың бірінен-біріне жылу тек сәуле арқылы ауысатын болсын. Сонда біраз уақыт ӛткен соң сәуле шығару және сәуле жұту нәтижесінде олардың температуралары теңеледі, яғни олар жылулық тепе-теңдік күйге түседі. Мұндай күйдің динамикалық сипаты болады, белгілі бір температурада сәулелік энергия үздіксіз шығарылып және жұтылып тұрады. Дененің сәулелік энергия шығару және жұту қабілеттері бір-біріне байланысты. Енді осыған тоқталайық. Дененің 1 см2 бетінен 1 секундта шығарылатын сәулелік энергия мӛлшері дененің сәуле шығарғыштық қабілеті (Е) немесе энергетикалык жарқырауы деп аталады. Егер дененің сәуле шығарғыштық қабілеті спектрдің бір алқабына (белгілі толқын ұзындықтың мәніне) қатысты алынса, дәлірек айтканда, спектрлік интервалдың бір бірлігіне қатысты есептелінсе, оны дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілеті дейді. Сонда дененің белгілі Т температурада толық сәуле шығарғыштық қабілетін былай ӛрнектеуге болады:
0 (1) мұндағы e – толқын ұзындығы мен температураға тәуелді. Мӛлдір емес дененің бетіне түскен сәулелік энергияның бір бӛлігі жұтылады. Сол жұтылған энергияның түскен энергияға катынасы дененің сәуле жұтқыштық қабілеті (А) деп аталады. Демек, бұл шама түскен сәулелік энергияның қандай үлесі жұтылғанын кӛрсетеді. Толқындар үзындығы мен +, аралығындағы сәулелер энергиясының белгілі температурада дененің 1 см2 беті жұтқан үлесін кӛрсететін шама дененің спектрлік сәуле жұтқыштық қабілеті ( a ) делінеді. Ендеше дененің, белгілі температурадағы сәуле жұтқыштық қабілетін былай ӛрнектеуге болады: A a d
мұнда да a – әрі толкын үзындығына, әрі температураға тәуелді. Егер дене, бетіне түскен сәулелік энергияны, талғамай, толық жұтатын болса, ондай дене абсолют қара дене деп аталады. Ондай денелердің сәуле жұтқыштық қабілеті бірге тең: А=1, a =1 болады. Абсолют қара дененің толық сәуле шығарғыштық қабілетін (толық энергетикалық жарқырауын) Rэ деп белгілеп, оны былай ӛрнектеуге болады:
0 (3) мұндағы r – абсолют кара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілеті. Ол мен Т-ға тәуелді: r f ,T . Неміс ғалымы Кирхгоф (1859 ж.) термодинамика заңдарына сүйеніп, дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің оның сәуле жұтқыштық қабілетіне қатынасы сол температурадағы абсолют қара дене сәуле шығарғыштық қабілетіне тең екендігін тағайындады, яғни:
немесе белгілі бір толқын ұзындығы () мәніне қатысты алғанда: r e a Егер жылулық тепе-теңдік күйдегі шығарғыштық қабілеттері e1 , e2 , e3 ... болса, сонда Кирхгофтың заңы бойынша e1 e2 e3 ... f (, T ) r a1 a2 a3 (5)
сәуле жұтқыштық қабілеттері a1 , a2 , a3 ... (6)
Дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің оның сәуле жұтқыштық қабілетіне қатынасы дененің табиғатына байланысты емес; барлық денелерге бірдей, сәуле толқын ұзындығы мен температураға тәуелді универсал функция болады, ол абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетіне тең. Ендеше абсолют қара дене шығарған сәулелік энергия толқындар ұзындығы бойынша қалай таралады деген сұрау туады. Енді қысқаша осы мә-селеге тоқталайық. жүктеу/скачать 5,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|