Страница:Радиофронт 1933 г. №07.djvu/42

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


Инж. Е. С. Юушнин

Генерирование

ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ

Закон Вина-Планка; лучистый и световой поток и их коэфициент полезного действия 1

Солнце, являющееся естественным генератором световых лучей, представляет накаленное тело, температура которого доходит до 6 000°. Солнце, следовательно, относится к температурным излучателям, причем оно обладает непрерывным спектром, представленным на рис. 2 (фраунгоферовы линии мы опускаем). Лучеиспускательная способность любого накаленного тела зависит от его температуры. Закон Планка-Вина связывает лучеиспускательную способность источника с его температурой и длиной волны и выражается формулой (2)

„ 8 л he

1ъ( _Лс А

V I Х.БТ 1 )

Этот закон справедлив для так называемого абсолютно черного тела (т. е. такого тела, которое полностью поглощает все падающие на него лучи, не отражая их), но с некоторыми поправками он применим к любым накаленным телам, как например накаленная вольфрамова нить, которые носят название сеоых тел.

В приведенной формуле R, h суть постоянные величины, к которым мы вернемся впоследствии, X— есть длина волны, излучаемая телом, Т—абсолютная температура в градусах Кельвина.

На рис. 3 приведены кривые лучеиспускательной способности абсолютно черного тела; здесь по оси ординат отложены значения энергии лучистого потока для данной длины волны в эрг/сек. с каждого квадратного сантиметра излучателя (1 ватт в секунду равен десяти миллионам эрг в в секунду), а по оси абсцисс отложены длины волн в микронах; кривые рассчитаны для температуры в

2000°, 3 000°, 3 5С0°.

Из кривых и формулы (2) видно, что по мере увеличения температуры лучеиспускательная способность накаленного тела значительно увеличивается, причем наибольшая излучательная способность пропорциональна пятой степени абсолютной температуры. Далее каждой температуре соответствует свой максимум. Так, при Т = 3 500СК максимум соответствует длине волны.

X max = 0,83 микрона, при Т — 3 000° К имеем

X max = 0,96 микрона, при Т — 2 000° К имеем

X max = 1,5 микрона.

Мы видим, что максимум лучеиспускания смещается в сторону более коротких волн при повышении температуры излучателя. Вин сформулиро40 1 Продолжение. См. 5—6

вал свой закон смещения (для абсолютно черного тела)

(3) ХшахХГ= 2 960.

Следовательно, чтобы определить, какой длине световой волны соответствует максимальная лучеиспускательная способность тела, надо разделить 2 960 на температуру тела.

Так например, температура человеческого тела Т — 30° С, или в градусах Кельвина Т = 273° 4- + 36 = 309° К.

X —±о о шах "3Q9" микрона.

Однако полное лучеиспускание человеческого тела при столь низкой температуре ничтожно, что и ясно из другого закона (закона Стефана — см- ниже).

Солнце можно считать абсолютно черным телом, а так как из непосредственных наблюдений известно, что максимум лучеиспускательной энергии солнца соответствует Хтах= 0,5 микрона, то по закону Вина была определена температура солнца

Т

2 960

и,5

= 5 920°

К.

На рис. 4 представлена кривая, на которой показано, как смещается максимальная длина волны в зависимости от температуры тела; по оси ординат отложена TQ К, по оси абсцисс Хтах в микронах.

Обратим внимание (рис. 3, 4) на то, что обычная пустотная лампа накаливания имеет рабочую температуру вольфрамовой нити около 2 200°, что соответствует Хтах = 1,3 микрона, а нить газополной кинолампы имеет '■температуру нити около 3 000°, что дает Хтлх = 0,96 р. (микрона); но подобное повышение температуры влечет за собой, как мы увидим, не только увеличение максимальной, но и увеличение полной лучеиспускательной способности.

Из кривой (рис. 4) видно, что для того, чтобы перевести Хтах в область ультрафиолетовых лучей, мы должны располагать температурой свыше 8 000° К, т. е. температурой выше солнечной.

Рис. 3 и формула (2) дают нам возможность не только судить о характере распределения энергии накаленного тела, мы можем рассчитать также все количество энергии, которая при данной температуре соответствует всем излучаемым длинам волн. Для этого нужно знать площадь, ограниченную любой из кривых на рис. 3.