Nurlatish qobiliyati.
Muhitning nurlatish qobiliyati uning dielektrik
singdiruvchanligining,
va
shundan
kelib
chiqqan
holda,
n
sindirish
koeffitsiyentining funksiyasi bo‘lib hisoblanadi. maksimal nurlatish qobiliyati 1 ga
teng bo‘ladi. U qora jism deb ataluvchi jismga – ideal elektromagnitik nurlanishlar
manbaiga mos keladi. Bunday deb atalishining sababi obyektlarning normal xona
haroratidagi ko‘rinishi bo‘lib hisoblanadi.
207
4.28- rasm. Uchta turlicha harorat uchun sovuq cheksiz kenglik bilan qurshalgan
nurlatgich uchun olingan nurlanishlar oqimining spektral zichligi
Agar jism shaffof bo‘lmasa (γ = 0) va hech narsani qaytarmasa (
p =
0), u
holda (4.92) tenglamaga ko‘ra u o‘zida elektromagnitik nurlanishlarni ideal
nurlatgich va yutgichni taqdim qiladi (
a = ε
bo‘lganligi sababli). Biroq shuni qayd
qilish lozimki, obyektning nurlatish qobiliyati, qoidaga ko‘ra, nurlanishlarning
to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘ladi (4.30-rasm). Masalan, oq qog‘oz varag‘i
spektrning ko‘rinadigan diapazonida juda yaxshi qaytarish qobiliyatiga ega bo‘ladi
va deyarli ko‘rinadigan yorug‘likni nurlatmaydi. Biroq uzoq infraqizil diapazonda
uning qaytarish qobiliyati sezilarli darajada kamayadi, nurlatish qobiliyati esa
aksincha 0,92 gacha ortadi, bu oq qog‘ozni yaxshi infraqizil nurlanish manbai qilib
qo‘yadi. Uzoq infraqizil diapazon linzalarini tayyorlash uchun keng
foydalaniladigan polietilen juda tor diapazon – 3,5, 6,8 va 13 mkm ga teng bo‘lgan
to‘lqin uzunliklari atrofida to‘lqinlarni kuchli tarzda yutadi (nurlatadi), spektrning
boshqa sohalarida esa u shaffof (nurlatmaydigan) material bo‘lib hisoblanadi.
208
Issiqlik nurlanishlarining nisbatan tor spektral diapazonida (masalan, 8 dan 16
mkm gacha) nurlatish qobiliyati ko‘pincha doimiy kattalik deb hisoblanadi. Biroq
issiqlik nurlanishlarini 1% dan yaxshiroq aniqlik bilan aniqlash zarur bo‘ladigan
pretsizion o‘lchashlar uchun yuzaning nurlatish qobiliyati yoki oldindan ma’lum
bo‘lishi lozim, yoki ikki diapazonli infraqizil detektordan foydalanish kerak
bo‘ladi (bu detektor infraqizil nurlanishlar oqimini ikkita tor spektral diapazonlarda
o‘lchashni bajaradi. So‘ngra ikkita signalning nisbati bo‘yicha obyektning
haroratini aniqlaydi. Hisoblashlar jarayonida nurlatish koeffitsiyenti va boshqa
mulьtiplikativ tarkib toptiruvchilar qisqartiriladi).
4.29- rasm. Obyekt bilan issiqlik nurlanishlari datchigi o‘rtasida issiqlik
almashinishi
Uzoq
infraqizil
diapazonning
yuzaga
perpendikulyar
yo‘naltirilgan
qutblanmagan yorug‘ligi uchun nurlatish qobiliyati quyidagicha ifodalanadi:
ε =
(4.98)
Barcha nometall materiallar juda yaxshi diffuzion issiqlik nurlanishi
manbalari bo‘lib hisoblanadi, ular (4.98) tenglama bilan aniqlanadigan 70
0
jism
burchagi doirasida amalda doimiy nurlatish qobiliyatiga ega bo‘ladi. Bu
burchakning chegaralaridan tashqarida to 90
0
gacha nurlatish koeffitsiyenti shiddat
209
bilan pasayadi. 90
0
atrofida u amalda nolga teng bo‘ladi. 4.31A-rasmda havoda
nurlanishlar yo‘nalganligining nometall materiallar uchun tipik bo‘lgan
diagrammasi ko‘rsatilgan. Shuni ta’kidlash lozimki, yuqorida aytilganlarning
barchasi spektrning uzoq infraqizil diapazonidagi to‘lqin uzunliklari uchun
adolatlidir, ko‘rinadigan yorug‘lik to‘lqinlari uchun esa umuman o‘rinli bo‘lmaydi.
4.30- rasm. Nurlatish qobiliyatining to‘lqin uzunligiga bog‘lanishi
Metallar o‘zlarini butunlay boshqacha tutadi. Ularning nurlatish qobiliyati
yuzaga ishlov berish usuliga kuchli tarzda bog‘liq bo‘ladi. Qoidaga ko‘ra,
yaxshidab silliqlangan metallar
70
0
jism burchagi doirasida yomon nurlatadi,
burchaklar katta bo‘lganda esa ularning nurlatish qobiliyati sezilarli darajada ortadi
(4.31B-rasm). Bu shuni bildiradiki, hatto eng yaxshi oynalar ham normaldan 90
0
atrofidagi burchaklarda nurlanishni yomon qaytaradi.
Aksariyat qattiq jismlardan farqli o‘laroq, gazlar ko‘pgina hollarda issiqlik
nurlanishi uchun shaffof bo‘lib hisoblanadi. Ular faqatgina ma’lum bir tor spektral
diapazonning nurlanishlarini yutadi va chiqaradi. Qutblanmagan simmetrik
molekulyar strukturalardan tashkil topgan O
2
, N
2
kabi va boshqa ba’zi bir gazlar
210
elektromagnit to‘lqinlarini faqatgina past haroratlarda o‘tkazadi. SO
2
, N
2
O va
uglevodorod gazlari esa kengroq diapazonda to‘lqinlarni nurlatadi va yutadi.
4.31- rasm. Nometall materiallar (A) va yaltiragan metallar (B) uchun
nurlanishlarning yo‘nalganlik diagrammalari
Infraqizil yorug‘lik gaz qatlamiga tushganda uning yutish qobiliyati
Lambert-
Ber
qonuniga bo‘ysunish bilan eksponenta bo‘yicha pasayadi:
=
(4.99)
Bunda
F
0
– tushayotgan issiqlik oqimi,
F
x
–
x
chuqurlikdagi oqim,
-
spektral yutish koeffitsiyenti. Bu munosabat ma’lum bir λ to‘lqin uzunligining γ
λ
monoxromatik o‘tkazish qobiliyati (singdiruvchanligi) deb ham ataladi. Agar
gazning qaytarish qobiliyati nolga teng bo‘lsa, uning nurlatish koeffitsiyenti
quyidagi ko‘rinishda aniqlanadi:
ε
λ
= 1 - γ
λ
= 1 -
(4.100)
Shuni ta’kidlash lozimki, gazlar faqatgina tor spektral diapazonda nurlanishni
yutishi sababli, nurlatish va o‘tkazish koeffitsiyentlari konkret to‘lqin uzunliklariga
mos keladi. Masalan, suv bug‘i 1,4, 1,8 va 2,7 mkm to‘lqin uzunliklarida yuqori
yutish koeffitsiyentiga ega bo‘ladi va 1,6, 2,2 va 4 mkm to‘lqin uzunliklarida
amalda shaffof bo‘lib hisoblanadi.
Haroratni kontaktsiz o‘lchashda infraqizil datchikdan foydalanishda
obyektning nurlatish qobiliyatini bilish zarur bo‘ladi. Kontaktsiz termometrni
kalibrlash uchun yoki uning aniqligini tekshirish uchun laboratoriya etalon issiqlik
211
manbalaridan foydalanish zarur bo‘ladi. Bunday manbalar uchun ularning nurlatish
qobiliyatini bilish kerak bo‘ladi, shuningdek ularning nurlatish koeffitsiyenti birga
yaqin bo‘lishi maqsadga muvofiq bo‘ladi. Bu shartga rioya qilmaslik signalning
katta chetlashishlariga olib keladi ((4.93) tenglama). Bu infraqizil nurlanishlar
oqimini detektorlash xatoligini anchagina oshirishi mumkin. Biroq, taassufki,
nurlatish koeffitsiyenti 1 ga teng bo‘lgan material mavjud emas. Absolyut qora
jismni modellaydigan yuzani
rezonatorlardan
foydalanish bilan olish mumkin.
Do'stlaringiz bilan baham: |