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
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