WarmFires.ru

Санкт-Петербург

2001

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Тепловидение, как область применения законов теплового излучения ст. 3

2. Основные понятия и определения теории излучения. Закон Кирхгофа ст. 4

3. Классические законы теплового излучения ст. 6

4. Понятие о квантах. Формула Планка и вывод из нее классических законов как частных случаев ст. 8

5. Устройство тепловизоров ст. 10

6. Области применения методов тепловидения ст. 13

7. Применение тепловидения в медицине ст. 15

8. Некоторые применения тепловизионных устройств в промышленности ст. 17

1. Тепловидение, как область применения законов теплового излучения

Тепловидение можно назвать универсальным способом получения различной информации об окружающем нас мире. Как известно, тепловое излучение имеет любое тело, температура которого отлична от абсолютного нуля. Кроме того, подавляющее большинство процессов преобразования энергии (а к ним относятся все известные процессы) протекает с выделением или поглощением тепла. Так как средняя температура на Земле не высока, большинство процессов проходят с малым удельным выделением тепла и при небольших температурах. Соответственно и максимум энергии излучения таких процессов попадает в инфракрасный микроволновый диапазон. Инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза, но может быть обнаружено различными приемниками теплового излучения и тем или иным способом преобразовано в видимое изображение

Тепловидение – это научно-техническое направление, изучающее физические основы, методы и приборы (тепловизоры), обеспечивающие возможность наблюдения слабонагретых объектов.

2. Основные понятия и определения теории излучения. Закон Кирхгофа

Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, испускаемое телом за счет его внутренней энергии.

Излучение характеризуется длиной волны λ и частотой ω. Эти величины связаны: λ=2πс/ω.

При изучении законов теплового излучения используют модельную систему, в которой распределение энергии между телом и излучением остается неизменным для каждой длины волны (или частоты). Такое состояние системы «тело – излучение» называется равновесным.

Энергетической светимостью тела R называется поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела по всем направлениям.

Введем такие характеристики излучения, как

r (ω,Т) – испускательная способность тела,

а (ω,Т) – поглощательная способность тела.

В 1860 г. Густав Кирхгоф, один из первых исследователей теплового излучения, сумел доказать, что отношение испускательной и поглощательной способностей тела не зависит от его природы, а является для всех тел одной и той же (универсальной) функцией частоты и температуры.

r/а = f (ω,Т)

или (r/а)1 = (r/а)2 = (r/а)n = f (ω,Т)

Одно из основных понятий теплового излучения – абсолютно черное тело. Т.е. тело, которое поглощает всю, падающую на него энергию, ни сколько энергии не отражает, а только излучает. Теоретическое объяснение законов излучения абсолютно черного тела имело огромное значение в истории физики – именно оно привело к понятию о квантах энергии.