Пирометры. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Пирометры - приборы для измерения температуры тел по интенсивности их теплового излучения в оптич. диапазоне длин волн. Тело, температуру к-рого определяют П., должно находиться в состоянии термодинамич. равновесия и обладать коэф. поглощения, близким к единице (см. Пирометрия оптическая ).Применяют яркостные, цветовые и радиац. П. Яр костные П. обеспечивают наиб. точность измерений температуры в диапазоне 10³ - К)⁴ К. В простейшем визуальном яркостном П. с исчезающей нитью объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в к-рой расположена нить (ленточка) спец. лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область вблизи длины волны

= 0,65 мкм, нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток в нити накала лампы, добиваются, чтобы яркости нити и тела стали одинаковыми (нить становится неразличимой на фоне тела). Шкалу прибора, регистрирующего ток, градуируют обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей нити и тела прибор фиксирует т. н. яркостную температуру (Т_ь)тела. Истинная темп-pa тела Т определяется на основе законов теплового излучения (Кирхгофа и Планка) по ф-ле

где с₂ = 0,01488 мК (т. н. вторая постоянная излучения),

- коэф. поглощения тела,

- эфф. длина волны П.
Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий пирометрич. измерений (близость к единице коэф. поглощения

и др.). Для выполнения этих условий обычно наблюдают излучение, выходящее из полости с небольшим отверстием, представляющим собой модель абсолютно чёрного тела. Осн. инструментальная погрешность обусловлена нестабильностью температурной лампы. Заметную погрешность могут вносить индивидуальные особенности глаза наблюдателя.
У фотоэлектрич. яр костных П. этот вид погрешности отсутствует. Погрешность образцовых лабораторных фотоэлектрич. П. не превышает сотых долей К при Т ~ 1000 К. Образцовые яркостные П. приняты в качестве оси. интерполяц. приборов, определяющих Международную практич. температурную шкалу (МПТШ-68) при темп-pax выше точки затвердевания золота (1064,43°С).
Для измерения температуры тел, у к-рых коэф.

постоянен в оптич. диапазоне спектра, применяют цветовые П. Этими П. измеряют отношение яркостей

обычно в синей и красной областях спектра (напр., для длин волн

= 0,48 мкм и

= 0,60 мкм). Шкала прибора градуируется в °С и показывает цветовую температуру Т_с. Истинная темп-pa тела определяется по ф-ле

Точность цветовых П. ниже, чем яркостных.
Наиб. чувствительны (но наименее точны) радиац. П. (П. суммарного излучения), регистрирующие полное излучение тела. Действие их основано на Стефана - Больцмана законе излучения и на Кирхгофа законе излучения. Объектив радпац. П. фокусирует наблюдаемое излучение на приёмник (обычно термостолбик или болометр), сигнал к-рого регистрируется прибором, калиброванным по излучению абсолютно чёрного тела или показывающим радиац. температуру Т_r. Истинная темп-pa тела определяется по ф-ле

где

- полный коэф. поглощения тела. Радиац. П. измеряет температуру начиная с 200 °С. В промышленности этот тип П. широко применяют в системах контроля и управления температурными режимами, разл. технол. процессов.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.