Файл: Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.07.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

единицах, а для ИК излучения принята энергетическая система единиц. Эта система универсальна и может быть принята во всем спектре электромагнитных волн.

Одной из основных величин, которая позволяет судить о коли­ честве энергии излучения, попадающей в оптические приборы, яв­

ляется поток излучения, или его мощность — количество

излучае­

мой, поглощаемой, или переносимой в единицу времени

энергии:

Ф э = “^ Г Вт‘

(1-3)

где W — энергия излучения.

Любой источник излучает поток энергии в некотором прост­ ранственном (телесном) угле. Для характеристики пространствен­ ного распределения потока излучения вводят понятие об энергети­ ческой силе света (силе излучения), под которой понимается коли­ чество энергии, излучаемой в единицу времени в единице телесно­ го угла. Поэтому иногда эту величину определяют и как угловую

плотность потока излучения

в данном направлении:

 

/ —-

а ш Вт-ср-1.

(1.4)'

Из определения энергетической силы света следует,

что пол­

ный поток излучения в телесном угле равен

 

<t>(S)r=f/du>.

(1.5)

В случае неравномерного пространственного распределения по­ тока излучения (1 = 1 (со)) вводят понятие средней по телесному углу энергетической силы света. Это сила излучения источника с равномерным распределением потока, величина которого равна потоку источника с неравномерным распределением:

 

 

f /(ш ) d со

 

Т

ФМ

X

( 1.6)

1

\ ~

I

 

Среднее значение силы излучения внутри телесного угла 4л; ср называют среднесферической силой излучения:

f /(ш) d ш

,

Ф

4г.

4т.

(1.7)

 

^ _

 

Все источники излучения имеют конечные размеры. Каждый элемент поверхности тела излучает в пространство лучистую


энергию. Интенсивность излучения одинаковых по площади участ­ ков может быть различнойДля оценки равномерности излучения вводят понятие поверхностной плотности испускаемого телом по­ тока излучения — энергетической светимости. Иногда эту величи­ ну называют излучаемостью и определяют как

Вт-см-0-. (1.8)

Количественно энергетическая светимость равна отношению потока излучения внутри телесного угла 2я к площади излучаю­

щей поверхности.

Величиной, аналогичной энергетической светимости, является поверхностная плотность лучистого потока, падающего на поверх­ ность — энергетическая освещенность, равная отношению лучис­

того потока к площади облучаемой поверхности, по

которой он

равномерно распределен:

 

Е = -^Фтг-, Вт ■см-2.

(1.9)

a S

 

Часто применяется величина, характеризующая поверхностную плотность потока излучения в данном направлении — энергети­ ческая яркость. Она равна отношению энергетической силы света к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, пер­ пендикулярную к направлению излучения:

d_I9

1

d- Фл,

------ , Вт-см~--ср~х, ( 1. 10)

cl S

COS о

d S rf со

cos?

где ер — угол между нормалью к излучающей поверхности и на­ правлением, в котором измеряется энергетическая яркость.

Поверхности с неравномерной яркостью характеризуются вели­ чиной В_-, равной

В9 =

L

(1-П)

S cos »

Величины I, R и В характеризуют излучательные свойства ис- , точника и могут быть определены при помощи измерений, произ­ водимых на расстоянии от источника, если нет потерь в среде, или если эти потери можно точно учесть.

При вышеизложенном рассмотрении не учитывался спектраль­ ный состав лучистого потока. На самом деле все источники излу­ чают энергию в широком диапазоне длин волн.

Для характеристики спектрального состава излучения вводят­ ся понятия спектральных величин, или спектральных интенсивнос­ тей. Под монохроматическим потоком излучения будем понимать

9



поток, состоящий из излучений с длиной волны, заключенной меж­

ду К и Д + Дл. Тогда спектральная плотность

потока

излучения

 

?>, —

, Вт -мкм-\

 

(1.121

 

cl Ф). =- ?>. d

 

 

Аналогично

определяются

понятия спектральной

плотности

энергетической

силы света Д, энергетической

освещенности е-,. и

энергетической

яркости.

 

k = f 0-) и т. д., тс

Если построить зависимость типа ?>,=/(/.),

полученные кривые будут носить название спектральных кривых распределения.

Точечным может считаться такой источник излучения, размеры тела накала которого бесконечно малы. Реальные источники из­ лучения обладают вполне определенными конечными размерами. Однако па практике расстояние от источника излучения до прием­ ника часто велико по сравнению с размерами источника, поэтому размерами последнего можно пренебречь и считать его точечным-

Таким образом,

вычисление энергетической

освещенности от то­

чечных источников представляет значительный интерес.

которого

Пусть имеется некоторый точечный источник S, для

энергетическая сила света имеет

одинаковое

значение

для всех

направлений I=const.

 

 

 

 

Необходимо вычислить освещенность элемента поверхности dS,

находящейся на расстоянии / от

источника, под некоторым углом

к направлению

распространения

падающего

луча:

 

 

£ =

d Ф„„

1 d ш

 

(U 3)

 

d S

~IS~-

 

 

 

 

 

Телесный

угол dco, в котором равномерно распределен поток из­

лучения dO,

равен

!

 

 

 

 

d о)

d S cos a

(1.14)

 

 

j, ,

где a —■угол между направлением падающего луча и нормалью к облучающей поверхности. Исходя из этого,

Е — -Jr cos а.

(1-15)

В случае, когда облучаемая поверхность перпендикулярна к на­ правлению излучения,

£ = —

(1.16)

10


<

§1.3. ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЛ

'Если на какое-либо тело, находящееся при температуре То, па­ дает поток излучения Фо, то в общем случае часть этого потока Фотр отражается поверхностью этого тела, часть Фпог.п погло­

щается и рассеивается внутри него и часть Фпр0п

пропускается

им. Соответственно, каждое тело характеризуется

коэффициентом

отражения р. коэффициентом поглощения а и коэффициентом про­

пускания т.

1

Коэффициент отражения р определяется как. отношение отра­ женного поверхностью потока излучения ко всему потоку излуче­ ния, падающему на тело:

Р

Фотр

(U7)

Фо"

В зависимости от состояния поверхности отражение может оыть зеркальным и диффузным. В первом случае это правильное 'отра­ жение на полированной поверхности, размеры неровностей кото­ рой малы по сравнению с длиной волны падающего излучения. Второй случай — диффузное отражение — имеет место, когда при освещении поверхности ее яркость во всех направлениях одинако­ ва. Во многих случаях на поверхности раздела двух сред проис­ ходит направленно-рассеянное отражение, при котором ось отра­ женного пучка направлена в соответствии с законом зеркального отражения, а телесный угол отраженного пучка больше телесного угла падающего пучка из-за неровностей Поверхности.

Коэффициент пропускания определяется как отношение пото­ ка излучения, прошедшего через тело, ко всему потоку излучения, падающему на тело:

Ф,п роп

(1.18)

Фо

 

Это "отношение дается известным выражением (закон

ослабления

Бугера):

 

 

Ф 11роп _

g-kX)

(1-19)

Фо

 

 

где k — коэффициент ослабления;

 

 

х — длина пути потока в ослабляющей среде.

отношение

Коэффициент поглощения тела

определяется как

поглощенной части всего потока излучения ко всему падающему потоку:

а = % ^ -

(1-20)

11