і (ФП2).
Малюнок 2.2 - Схема оптичної та светоделітельной системи (1 - об'єктив, 2 - светоделітель, 3, 4 - світлофільтр, 5, 6 - фотодіоди, 7 - вторинний перетворювач)
Фотострум з фотодіодів посилюється в підсилювачах (У1) і (У2) і потрапляє в аналого-цифрові перетворювачі (АЦП1) і (АЦП2), цифровий код з яких надходить на мікропроцесор, що виконує необхідні обчислення і формуючий кінцевий результат у вигляді 16-ти розрядного паралельного коду. Живлення здійснюється від блоку живлення (БП), що перетворює напругу з вихідного джерела живлення (ДЖ).
Схема оптичної та светоделітельной системи наведена на рис. 2.2:
Потік проходить через лінзу об'єктива (1) і за допомогою розташованого під кутом до оптичної осі світлофільтру у вигляді напівпрозорого дзеркала (2) ділиться на дві складові, кожна з яких проходить через відповідний світлофільтр (3), ( 4) на відповідний фотодіод (5), (6). Аналоговий сигнал з фотодіодів надходить на вторинний перетворювач (7), що виконує подальші перетворення і обчислення.
3. Теорія методу вимірювання
іспускательной здатність абсолютно чорного тіла може бути визначена для різних довжин хвиль і температур за формулою Планка:
де с - швидкість світла у вакуумі,? с /? =?? =?- Енергія фотона,? С /? KT =?/KT - характерне відносини енергії фотона і теплового руху частинок тіла.
Отже, для вузького діапазону довжин хвиль від ?? до ??? d ??, в якому іспускательной здатність r * (?, Т) можна вважати постійною,
енергетична світність абсолютно чорного тіла дорівнює:
Якщо тіло не є абсолютно чорним, то його іспускательной
здатність виражається формулою:
где ????, ????? 1 - спектральний коефіцієнт випромінювання тіла.
Отже, енергетичну світність тіла для діапазону довжин хвиль від ?? до ??? d ?? знайдемо за формулою:
Розглянемо випромінювання тіла з температурою Тдля двох різних довжин хвиль? 1 і? 2 при різних значеннях діапазонів d ?? 1 і d ?? 2 відповідно:
для? 1 і d? 1: dR 1=A 1 r 1 * d? 1;
для? 2 і d? 2: dR 2=A 2 r 2 * d? 2.
Тут A 1 і A 2 - спектральні коефіцієнти випромінювання тіла при довжинах хвиль? 1 і? 2 відповідно.
Випромінювання, що дійшло до приймача (фотодіод, фотосопротівленіе), становить деяку частину від загального випромінювання джерела. Воно визначається розміру?? і приймача, відстанню від джерела до приймача і наявністю на шляху випромінювання поглинаючих середовищ, тобто визначається такими параметрами вимірювальної системи, які не змінюються в процесі досвіду. Для двох різних приймачів, що сприймають потік падаючого на них випромінювання в різних вузьких діапазонах довжин хвиль, величини цих потоків будуть рівні:
де K 1 і К 2 - коефіцієнти використання потоку випромінювання першим і другим приймачем відповідно, які не змінюються в процесі досвіду.
Отже, відносини випромінювання для двох приймачів дорівнюватиме:
де величину Z=K 1 A 1/K 2 A 2 можна вважати постійною за умови, що залежність ставлення спектральних коефіцієнтів від температури можна знехтувати для обраних? 1 і? 2.
Величини r 1 * і r 2 * визначаються за формулою Планка (3.1).
Отже:
де С 1=2? h з 2=3.745 · 10 - 16 Вт · м 2, С 2=hc/k=1.439 · 10 - 2 м · К.
Оцінимо величину e ^ (С 2 /? Т) і порівняємо її з одиницею.
Нехай Т=3000К, l=1 мкм. Тоді:
причому зниження температури і зменшення довжини хвилі змінить цю величину в більшу сторону. Це означає, що для використовуваних в дослідах температур та довжин хвиль одиницею у формулі Планка можна знехтувати (виконується наближена формула Вина).
Прологаріфміруем цей вираз і знайдемо з отриманої формули температуру Т:
Врахуємо, що в процесі дослідів зберігаються значення l 1, l 2, dl 1, dl 2. Тому об'єднаємо члени, що містять постійні величини, в дві нові константи L і Z 0:
Тоді формула для визначення температури прийме вигляд:
З формули видно, що, знаючи з тарувальних дослідів величину Z 0 і розрахувавши значення L, можна, вимірявши відношення P 1/P 2, можна визначити ...
