26. Оптическая пирометрия.

Для измерения температуры раскаленных тел, а также самосветящихся тел, удаленных от наблюдателя (например, звезд) , Нельзя пользоваться обычными методами, основанными на применении термометров расширения, электрических термометров сопротивления и термопар. В этих случаях о температуре тела можно судить только по его излучению. Совокупность методов измерения высоких температур, основанных на использовании зависимости испускательной способности исследуемого тела (или его интегральной испускательной способности) от температуры , называется оптической пирометрией. Приборы, применяемые для этой цели, называются пирометрами излучения. Пирометры излучения бывают двух типов – радикальные и оптические. В первых регистрируется суммарное тепловое излучение исследуемого нагретого тела во всем интервале частот от 0 до ∞, во вторых- его излучение в каком-либо одном или двух узких участках спектра

Изменения высоких температур с помощью закона Стефана-Больцмана, мощность пропорциональна напряжению p~u , таким образом можно измерить температуру звезд

36. Лазеры Лазеры-источники, генерирующие свет в диапазоне

-9

оптическом ≈ 10 . Излучение лазера обладает следующими свойствами : высокое направл.пучка, монохроматичность , когеретность . Таким образом с помощью излучения лазера можно получить огромные когерентные энергии. Принцип работы : основан на законе Больцмана : . Значение энергии, которым может обладать атом называется энергетическим уровнем , а набор "дозволенных" значений энергий называется энергетическим спектром. Ni — число атомов, обладающих энергией Wi, которое называется населённостью данного уровня. Населённости энергетических уровней уменьшаются с возрастанием энергии. Поэтому в равновесном состоянии вещества нижние уровни всегда заселены больше верхних уровней, и самым заселённым является нижний уровень, соответствующий

невозбуждённому состоянию атома. i (1) . Атомы хаотично двигаются по веществу, при столкновении происходит переход атома в возбужденное состояние, а потом вылетает, наход.,в котором короткое время – данное состояние является неустойчивым , атом ( τ = - время жизни ) . При этом происходит излучение фотона с частотой в соответствии с соотношением (1). Такие переходы и излучение называются спонтанными (самопроизвольными), они случайны по времени и предсказать момент перехода невозможно. Случайность спонтанных переходов

приводит к тому, что различные атомы излучают не одновременно и независимо. Поэтому фазы электромагнитных волн, излучаемых определёнными атомами, не согласованы друг с другом. Случайный характер носит и направление распространения излучаемого фотона, а также его плоскость поляризации (плоскость колебания вектора E электрической напряжённости). В результате этого суммарное спонтанное излучение вещества является некогерентным. Чтобы было направлен,необходимо вынужденное излучение, именно это свойство использ.для работы лазера. Интенсивное вынуждающее излучение, пропорционально вынуждающему илучению (падающ.)света. Инверсное состояние атомной системы : Wm>Wn . Когда число атомов с энергией Wm больше числа атомов с энергией Wn -инверсное состояние.

Существует несколько способов создания инверсного состояния, один из них, называется оптической накачкой. Атом Cr в окисе алюминия Al2O3 создает метастабильный уровень . Атом схватил излучение, подпрыгнул на большой уровень и скатился на метастабильный уровень Cr, где он будет их удерживать. На метастабильном уровне могут

-3

находиться долго в ~10 с, потом скатываются на свой уровень все вместе.