4.3. Оптическая пирометрия

Законы теплового излучения используются для измерения темпе­ратуры раскаленных и самосветящихся тел, удаленных от наблюдателя (например, звезд), когда нельзя пользоваться обычными методами (термометрами, термопарами).

Совокупность методов измерения высоких температур, основан­ных на использовании зависимости спектральной плотности энергети­ческой светимости, или энергетической светимости исследуемого те­ла от температуры, называется оптической пирометрией, а приборы, применяемые для этой цели, называются оптическими пирометрами.

В качестве примера рассмотрим принцип работы оптического пи­рометра с исчезающей нитью.

На фоне исследуемого нагретого тела размещают нить (ленточку) лампы накаливания. Нить рассматривают на фоне излучающего нагретого тела. Изменяя ток накала нити, добиваются, чтобы яркости тела и нити были одинаковыми (нить становится неразличимой на фоне тела). Это происходит при равенстве температур излучающего тела и нити. Если проградуировать прибор, связав силу тока, проходящего через нить, с её температурой, можно получить удобный способ из­мерения температур.

Примером использования излучения черного тела является оцен­ка поверхностной температуры Солнца, которое вполне можно считать абсолютно черным телом. Область максимального излучения Солнца приходится на длину волны l_max = 480 нм, поэтому по формуле Вина можно найти температуру поверхности Солнца, называемую цветовой температурой (Т_ц = 5800 К). Использование закона Стефана - Больцмана (4.7) позволяет по энергии излучения абсолютно черного тела определить его энергетическую температуру .

Закон Кирхгофа позволяет производить анализ слоев вещества, испускающих свет (если слои достаточно горячи) или поглощающих проходящий свет (если слои холодны). Зная, какой спектр отвечает тому или иному веществу (а все атомные или молекулярные спектры индивидуальны), можно по спектрам испускания или поглощения су­дить о химическом составе тела. Этот способ послужил основой ши­роко используемого спектрального исследования веществ. Так, с помощью спектрального анализа был открыт на Солнце гелий, а аст­рономы убедились в том, что в состав небесных тел входят те же вещества, которые встречаются и на Земле.

Свечение раскаленных тел используется для создания ламп на­каливания, дуговых ламп.