Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Вывод формулы концентрации возбужденных атомов

Читайте также:
  1. I. ЛОГИКА ВЫВОДА
  2. Snow Brand Milk не делает выводов из собственных ошибок
  3. Алгебраические дополнения. Миноры. Формулы разложения определителя по столбцу или строке
  4. Атрибуты, навыки и формулы
  5. Ая основа – Хаджури выводит из Сунны за грехи – как совместное нахождение мужчин и женщин в одном помещении (ихтилят).
  6. В отличие от почек, которые выводят с мочой из организма преимущественно ней­тральные соли, кожа способна выводить сами кислоты.
  7. В текущем примере Основная Временная шкала выбрана в Списке Временных шкал, выводящем на экран каждый клип в Пуле СМИ, готовом к Вам продолжать работать.

Найдем отношение регистрируемой энергии линейчатого спектра источника 1 и энергии сплошного спектра источника 2 для данной длины волны излучения.

Рассмотрим освещение щели от исследуемого источника 1.

Введем обозначения: ∆S – площадь диафрагмы, выделяющей часть излучения (определяет ширину источника); ∆x – длина излучающего слоя. При малом давлении и малой плотности тока газоразрядная плазма практически однородна в направлении, перпендикулярном оси разряда ОО΄, поэтому ∆x определяется внутренним диаметром цилиндрического баллона лампы.

Найдем поток энергии, регистрируемый приемником излучения.

Энергия, излучаемая участком ∆S источника длиной ∆x, в пределах телесного угла 4π, за секунду равна Ιe∆S∆x. Поток энергии, посылаемый линзой 3 радиуса R, в плоскость входной щели монохроматора определяется соотношением , где - телесный угол, в пределах которого распространяется свет от источника.

Освещенность в плоскости входной щели , где ∆S¢ - площадь изображения диафрагмы ∆S. Поток энергии через площадь ∆σ – входной щели прибора найдем из соотношения , Учитывая, что , приведем формулу для потока энергии к виду

. (6)

Оптическая схема спектрального прибора дает совокупность монохроматических изображений входной щели в фокальной плоскости объектива камеры, где расположена выходная щель 5. Выходная щель должна иметь такую высоту и ширину ∆ l, чтобы была пропущена вся энергия данной длины волны, прошедшая через входную щель и оптическую систему монохроматора.

Рассмотрим освещение щели от источника сплошного спектра 2 – источника сравнения. Излучающий будет поверхность накаленного тела.

Пусть диафрагма выделяет площадь источника ∆ S. Найдем поток энергии, регистрируемый приемником излучения. Энергия, излучаемая в единственном интервале длин волн вблизи λ единицей поверхности в единицу времени в единичном телесном угле в данном направлении, определяет спектральную яркость λT. Если источник косинусный, то спектральная яркость связана со спектральной светимостью тела соотношением .

Энергия, передаваемая линзой в плоскость входной щели монохроматора, определяется соотношением , а освещенность щели - соотношением .

Сделав преобразования, как в предыдущем случае, найдем поток лучистой энергии, прошедший в спектральный прибор

 

Согласно закону Кирхгофа , где – спектральная светимость абсолютно черного тела, α¢λT – спектральная поглощательная способность серого тела при температуре Т для данной длины волны λ. Поток лучистой энергии будет равен

.

Поток энергии, перенесенной через выходную щель прибора и зарегистрированной приемником излучения, зависит от ширины выходной щели ∆l, выделяющий участок сплошного спектра, и линейной дисперсии монохроматора :

, (7)

где - величина, обратная линейной дисперсии; ∆l – интервал длин волн, выделяемый выходной щелью.

Найдем отношение регистрируемого потока энергии Ф (6) линейчатого спектра к потоку энергии ФСП (7) сплошного спектра для данной длины волны, обозначив это отношение Кλ:

.

Подставив Ιe, найденное из последнего соотношения, в формулу , получим формулу для определения концентрации атомов в возбужденном состоянии:

, (8)

Итак, для определения концентрации атомов в возбужденном состоянии ni необходимо экспериментально найти К λ и .

При фотоэлектрической регистрации излучения показания прибора, регистрирующего фототок, пропорциональны величине потока излучения, вызвавшего этот фототок. Поэтому , где К – число делений регистрирующего фототок прибора при освещении щели от источника излучения 1, КСП – число делений при освещении щели от источника сравнения 2 для той же длины волны излучения, при той же ширине выходной щели ∆l.

В таблице приведены значения спектральной излучательной способности абсолютно черного тела для длин волн, равных длинам волн триплета атомов ртути, при различных значениях температуры тела. Зная α¢λT и Т, пользуясь таблицей, можно найти . Для вольфрама в видимой области спектра α¢λT = 0,44 при Т ≈ 2000 К.

 

Т, К l = 546 нм l = 435,8 нм l = 404,6 нм
, Дж⁄м3с , Дж⁄м3с , Дж⁄м3с
  5,5 ∙108 3,0 ∙107 8,6 ∙106
  1,3 ∙109 1,0 ∙108 1,7 ∙107
  3,5∙ 109 3,0 ∙108 9,0 ∙107
  5,6∙ 109 6,3 ∙108 1,3 ∙108
  2,0 ∙1010 1,7 ∙109 6,7 ∙108
  4,0 ∙1010 4,0 ∙109 1,0 ∙109
  4,9 ∙1010 8,0∙ 109 3,5 ∙109
  1,6 ∙1011 2,0 ∙1010 5,6 ∙109
  2,5 ∙1011 2,6 ∙1010 1,4 ∙1010

 

Для определения температуры вольфрамовой нити лампы сравнения 2 использован бесконтактный оптический метод. Приборы, служащие для определения температуры на основе регистрации теплового излучения, называют оптическими пирометрами. В оптических пирометрах одна из характеристик излучения нагретого тела сравнивается с соответствующей характеристикой излучения абсолютно черного тела. В работе использован яркостный пирометр (пирометр с исчезающей нитью) (см. приложение 2).Он позволяет визуально сравнить яркость изображения нагретого тела и яркость дугообразной нити лампы, вмонтированной в пирометр и прокалиброванный по излучению абсолютно черного тела при различных значениях его температуры.

С помощью яркостного пирометра определяют яркостную температуру исследуемого нагретого тела Тя. Она ниже его истинной термодинамической температуры Т. В работе для перехода от Тя к Т нужно воспользоваться графиком (рис. 3).

 
 
Рис. 3
 
 


Дата добавления: 2015-10-24; просмотров: 174 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Оптический метод диагностики низкотемпературной плазмы| Сущность опытов, проведенных Дж. Франком и Г. Герцем.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.008 сек.)