Вид излучения Длина волны, мкм

Космические и γ-лучи . . . ... ………..0,00001—0,0001.

Лучи Рентгена .......……………….….0,001—0,02.

Ультрафиолетовые лучи.……………0,02—0,4.

Видимые (световые) лучи ...………. 0,4—0,76.

Инфракрасные (тепловые) лучи ……0,76,—400.

Радио и электрические волны . . . … 400 и выше.

В общем спектре участок видимого излучения мал по сравнению с участком теплового излучения, примыкающего к красной части видимого спектра. Тепловые лучи называют также инфракрасными.

Поглощение, отражение и пропускание лучистой

Энергии

Разные тела по-разному поглощают, отражают или пропускают лучистый поток.

На рис. 3.1 показано распределение энергии при падении излучения на поверхность реального жидкого или твердого тела. Некоторая часть лучистого потока, равная Q_R, отражается. Другая часть потока Q_A поглощается телом и, наконец, остаток Q_D проходит сквозь тело.

Общий поток лучистой энергии складывается следующим образом

Q = Q_R + Q_A + Q_D (3.1)

или

Q_R/Q + Q_A/Q + Q_D/Q = R+A+D, (3.2)

где R = Q_R /Q — доля отражаемого телом лучистого потока, называемая отражательной способностью тела;

A = Q_A/Q — доля поглощаемого телом лучистого потока — поглощательной способностью тела;

D = Q_D/Q — доля пропускаемого телом через себя лучистого потока — пропускательной способностью.

Значение этих коэффициентов зависит от природы тела, состояния его поверхности, температуры тела и спектрального характера или вида излучения.

Следует различать зеркальное отражение лучей от диффузного. Если при отражении поверхностью луч остается в одной

плоскости, подчиняясь закону равенства углов падения и отражения, то такую поверхность называют зеркальной. Однако чаще всего поверхность тела является матовой и шероховатой и луч разлагается на множество лучей, диффузно отражающихся во многих направлениях.

Рис. 3.1. Распределение энергии при падении излучения на поверхность тела

Тело, полностью отражающее все падающие на него лучи, называется белым; для него R =1 и А=0=D. Если поверхность тела диффузно отражает все падающие лучи и при том равномерно во всех направлениях, ее называют абсолютно белой.

Тело, полностью поглощающее лучистую энергию, называют абсолютно черным; для него А= 1 и R =0=D. Абсолютно черных и белых тел в природе не существует.

Тело, пропускающее через себя полностью все лучи без отражения и поглощения, называют диатермичным; для него D =1 и А = 0 = R.

Чистый сухой воздух вполне прозрачен для тепловых лучей, которые проходят через него, не отражаясь и не поглощаясь. Однако, если в воздухе содержатся пыль или трехатомные газы (углекислота, водяные пары и др.), то он не лучепрозрачен. Прозрачны такие твердые тела, как стекло и слюда, но большинство реальных твердых тел практически непрозрачно и поэтому для них D =0 и

А + R =1.

Газообразные тела не отражают, но могут поглощать и пропускать лучи; для них R = 0 и А+D=1. Продукты сгорания, содержащие углекислоту и водяные пары, являются полупрозрачными по отношению к тепловым лучам.

Поглощательная способность абсолютно черного тела А=1. Реальные тела, даже такие, как сажа или черный бархат, отражают не менее 2—3% всей падающей лучистой энергии. Модель абсолютно черного тела представляет собой «ловушку» для лучей, в которой попавший луч поглощается полностью после многократных отражений.

Виды лучистых потоков

Энергия излучается телом при данной температуре во всех направлениях в виде спектра. Суммарное количество энергии, излученной на всех длинах волн в единицу времени, называют полным или интегральным лучистым потоком Q. Монохроматическим или однородным (спектральным) лучистым потоком Q_λ называют излучение в узком интервале длин волн: от λ до λ + Δλ.

Интегральный лучистый поток, приходящийся на единицу поверхности, называют плотностью интегрального излучения

Е = dQ/ dF , Вт/м² . (3.3)

Уравнение (3.3) служит и для выражения лучеиспускательной способности поверхности или поверхностной плотности излучения, представляющей собой суммарное количество энергии (для всего спектра, т. е. для всех длин волн, начиная от λ=0 до λ=∞), излучаемое телом с единицы поверхности за единицу времени (т. е. плотность интегрального или собственного излучения с поверхности тела).

При одной и той же температуре излучаемая энергия распределяется различно при различных длинах волн и для того, чтобы это учесть, вводят понятие о спектральной интенсивности излучения, представляющей собой лучистый поток в узком интервале длин волн и выражаемой уравнением

I = dE / dλ , Вт/м³. (3.4)

Пусть на тело извне падает излучение Е_пад ,Вт/м² (падающее излучение). Часть падающего излучения в количестве Е_погл= АЕ_пад поглощается (поглощенное излучение); остальная часть в количестве Е_отр= (1—А)Е_пад отражается (отраженное излучение). Суммарный поток из собственного излучения и отраженного называют эффективным излучением тела

Е_эф = Е + (1-А) Е_пад. (3.5)

Условие это отображено графически на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Графическая иллюстрация соотношения величин Е, Е_пад, Е_погл, Е_отр, Е_эф

Результирующее излучение учитывает наряду с собственным излучением и излучение, поглощаемое телом из окружающей среды АЕ_пад . Для другого случая, когда Т>Т_окр,

Е_рез ⁼ Е- АЕ_пад = Е_эф- Е_пад = q_рез (3.6) или

Е_эф = q_рез+ Е_пад . (3.7)

Принимая во внимание, что

Е_пад = (Е - q_рез) / А, (3.8)имеем

Е_эф = q_рез (1- 1/А) + Е/А. (3.9)

Эта зависимость широко используется для определения результирующих лучистых потоков.

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 72; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!