§ 53 температурни излъчватели като източници на светлина

На границата на земната атмосфера попада в около 1 мин 2 кал на квадратен сантиметър от лъчиста енергия, излъчвана от Слънцето. Преди земната повърхност е значително минимално количество енергия се дължи на усвояване на атмосферното загубили около 25%.

Фиг. 202 показва разпределението на енергия в слънчевия спектър в атмосферата и на повърхността. Свойствата на човешкото око, в резултат на естествения подбор в степен, в съответствие с разпределението на енергия. човешки

око отговаря точно на област на спектъра, съответстващи на значителна част от общия поток на слънчевата радиация. Въпреки огромните размери на Слънцето на Земята може да се разглежда като източник на точка на светлината, като диаметърът на слънцето е само една хилядна от разстоянието от Земята. Яркостта на повърхността около слънцето видимо яркостта малко по-ниска, поради поглъщане в атмосферата. За сравнение, най-ниската яркост, видимо око.

Преките слънчеви лъчи произвеждат 12 часа на обяд на Земята осветление около към това се добавя разсеяна светлина от небето, близо до игрището, тези данни са силно зависими от ширина, сезон и време часа (фиг. 203).

Фиг. 202. Разпределението на енергия в слънчевия спектър: 1 - на повърхността на земята; 2 - на границата на земната атмосфера.

Дифузната небе светлина има спектър рязко се различава от слънчевия спектър: това е много кратък усилен част (§ 33).

Назначаване на изкуствени източници на светлина е да преобразува входния енергия в светлина от видимия спектър. Техническият проблем е да се приложи превръщане на енергия от най-голямата към. Н. D. R. Е. възможно най-голяма част от мощността, изразходвано превръща във видима радиация.

В момента за първично разпределение на източниците на светлина са осветени с блеснали от тела. Природата пламък свети и модерна електрическа крушка е една и съща - топлинното излъчване. Съвременните вездесъщите лампи се различават от искра само в начина, отоплението на светещи тела: при загряване с нажежаема електрическа лампа ток, сажди пламък нагрява топлина запалена свещ.

С увеличаване на температурата, интегрираната интензитета на се лъчение се увеличава пропорционално на четвъртата власт на абсолютната температура (§ 49).

Според закона Wien е (§ 49), чрез нагряване максимума на емисиите постепенно се приближава до видимата област

До 10% може да се предположи, че силата разходват по нажежаема крушка, напълно се обръща към радиация. От това, че общото увеличение на емисиите, пропорционално на четвъртата власт на температурата, то следва, че енергийните разходи за отопление космената луковица е пропорционална на четвъртата власт на температурата. В същото време се наблюдава на яркостта на окото в десетия степен пропорционална на температурата.

Фиг. 203. Осветлението в зависимост от сезона.

Фиг. 204. излъчване на абсолютно черно тяло на при различни температури.

Следователно к. Н. D. пропорционално на шестата силата на абсолютната температура.

Това се отнася, по-точно казано, а. Н. Г., И светлинен черното ефективност радиация. За истинските излъчватели количествени съотношения ще бъдат малко по-различни, но качествена картина остава същата. За всеки температурата се повишава температурата предавател много бързо увеличава яркостта и има светлинен ефикасност.

Следователно цялата история на електрическа крушка, която по същество е борба за постигане на условия на висока температура прежди.

Първият практическата пригодност на лампи с нажежаема жичка са били създадени от своя изобретател AN Lodygin през 1873 Lodygin не само създаде лампа с нажежаема жичка, но ги прилага за улично осветление в Санкт Петербург (т. II, § 1). Едисон усъвършенства дизайна на лампа с нажежаема жичка, но искането си на приоритет в изобретяването на лампа с нажежаема жичка е отхвърлена от съда на САЩ.

Първият конструктор електрическа лампа като материали за въглища нишки е избран поради неговата неповлияване (температура на топене от около 4000 ° К). Оказа се обаче, че дори и при сравнително ниски температури, по-горе 2200 ° K, има изключително силна коса спрей въглища, бързо, което води до неговата смърт. Тъй като една от съществените изисквания за лампата е неговата трайност, температурата трябва да бъде ограничен до около 2200 ° K, при която лампата може да светне 500-1000 часа.

Фиг. 205. Лампа Lodygina.

Когато тази максимална допустима температура въглища лампа има светлинен ефикасност на всички следователно на светлина. Н. D. около 0.5%.

Това е естествено да се очаква, че пръските коса трябва да бъде по-малък, по-далеч от точката на топене е вещество, което представлява с нажежаема жичка. Въпреки това, метали са открили неочаквана съпротива при високи температури. От огнеупорни метали волфрам особено забележително за малки пръскане. С точка на топене от около 3700 ° К волфрамова спирала може да издържа на температури по-високи от въглища. Този имот е довело до широкото използване на волфрамови нишки за лампи с нажежаема жичка, въпреки трудните процеси, свързани с неговото лечение.

През 1890, A. Н. Lodygin патентовани лампи с нажежаема жичка с метални нишки (фигура 205.) От волфрам, молибден и други огнеупорни метали (т.е. II, § 27, 1959;.... В преди Ed § 33).

Вълноводи с волфрамова жичка, или както ги наричат, икономически коса светещи и 2500 ° K със същата експлоатационния живот като този на лампа с въглища.

Лампи волфрам има и друго предимство над въглен: като метал, той проявява при дадена температура от радиация, различни от черен, първо, интензивността и, от друга страна, от неговия спектрален състав. Например, при температура от 2500 ° К волфрам равна на общата радиация емисията на черно

тяло с температура на само 1800 ° К, но в същото време, разпределението на енергия на спектъра, излъчван от тях отговаря на черно тяло при температура 2560 ° С от гледна точка к. п. г. малка стойност на общия радиация не е важно, тъй като слабо излъчване тяло Тя изисква все по-малък изискване енергия за отопление. Разликата е в спектралния състав на лъчението е важно; тя се нарича излъчване селективността: при същата температура волфрам излъчва в съответния му разпределение на черно тяло при по-висока температура. Как това се отразява на светлинния поток може да се вижда от таблицата.

Зависимостта на излъчената светлина от температурата

По този начин, метални нишки, може значително да подобри ефективността на светлината на лампата поради голяма допустима температура и поради радиация селективност. От други огнеупорни метали (тантал, осмий, родий) волфрам различава висока селективност радиация, висока температура на топене и ниско разпрашаване при температура, близка до точката на топене. Светлинният поток от лампата достигне волфрам коса, който съответства. Н. D. малко по-голямо от 1%.

Пръскането нажежаема метал ограничава възможностите за по-нататъшно повишаване на температурата. Опитът показва, че с нажежаема жичка метален проводник, заобиколен от газ пръскана, е много по-слаба. Разбира се, за тези експерименти се използват инертни газове (азот, аргон) не влиза в връзка с нажежаема материал.

Температурата на нишка допустима скорост на пулверизиране (500-1000 нишка през целия живот часа) могат да бъдат намалени до 3000 ° К или дори по-горе, но в този случай практически лампата все още не е икономично пчелна пита: охлаждащ ефект на газа, циркулиращ в колба, е толкова голям, че да се постигне желаната температура изисква много голям ток.

През 1913 г. Langmuir построен за пълнене с газ лампа, която имаше светлина, която е по-голяма от празнотата. Този резултат той постига след като е взето от дебелината на влакно с нажежаема жичка

Охлаждане на преждата се появява на повърхността на тел, генерирането на топлина при преминаване ток се среща в неговия обем,

Следователно, дебели нишки трябва да бъде по-добре, тъй като съотношение на обема и повърхността е голям. Въпреки това, по-дебел лампа с нажежаема жичка с нажежаема жичка изисква огромен поток от десетки ампери, което е недопустимо в употреба. Следователно, конецът да бъде тънка и в същото време се нагрява повърхността съотношение обем трябва да бъде голяма. За да разрешите този противоречие Langmuir препоръчва използването на винтова резба.

Фиг. 206. лампа gazopolnoy на спиралата

напълнени лампи Modern газ (често наричани poluvattnymi) имат метал коса разточва на здраво спирала с 10-20 понякога се превръща в (фиг. 206). Близо до спиралата на нажежаема образува тънък слой от фиксирана газ и пренос на топлина се появява само поради топлинна проводимост; Това прави като непрекъсната спирала тръба. На плътни навивките на спиралата са разположени, така че е изгодно, тъй като по-малко газ опростена повърхността.

Фиг. 207. двойно спираловидната резба на лампата.

Неотдавна ние започва да произвежда лампи с двойно обрат прежди (Фигура 207.) - навити намотка лампи. Навити намотка лампа излъчената светлина от 20% по-висока от тази на лампи с единична спирала.

Газ пълнене на резервоара лампа трябва да бъде по-малко термопроводящ възможно. В това отношение, аргон много по-благоприятно азот. Понастоящем широко се използва, по-специално за пълнене на висока мощност лампи. Още по-изгодно е смес на ксенон, криптон - изключително тежки инертни газове. Използване на криптон-ксенон смес за ниско лампа светлина дава увеличение от около 30%. (Single намотка).

Ефикасността на пълнене на газ се вижда от таблицата (стр. 228), която включва най-напредналите ток в сравнение с решетъчна запълнени с газ лампа.

Според стандартните лампи вече не уточнява светлинен интензитет и светлинен поток. Средната интензивност на светлината може да бъде получен чрез разделяне на потока на

Най-високи. Н. D. лампа с нажежаема жичка едва достига 5% (фиг. 208). Осветление на електрическата лампа, ние сме го приемате за електрическата енергия, голяма част от която се разсейва под формата на топлина невидима радиация. Топлинното излъчване луковици

Характеристики gazopolnyh лампи

дори придоби значение през последните години, за практическото прилагане. Тя се оказа много рентабилен сушене на различни елементи, използващи инфрачервени лъчи, излъчени от лампи с нажежаема жичка. В автомобилната индустрия има инсталация инфрачервено сушене боядисани купето (фиг. 209). Същите настройки успешно работят в областта на авиацията и електрическата промишленост.

Фиг. 208. относителната енергия разпределение на спектъра на К волфрам светлина (или абсолютно черно тяло на Светлинен ефикасност - бяло областта

Видяхме, че известно подобрение лампи с нажежаема жичка позволява да се направи повишаването на температурата; но тя ще продължи само до 6700 ° К, когато позицията в спектъра на максимума на емисиите съвпада с най-мощните очни зелени лъчи при по-високи температури на яркостта ще продължи да нараства, докато светлинен ефикасността започва да падне до черно тяло във връзка с по-нататъшното движение на региона на максимална радиация в късата дължина на вълните. Максималната светлинен к. Н. D. лъчене при температура от 6700 ° К, е равно на 14%. Селективността на радиационни вещества е твърде малък, за да всяка значителна промяна в състоянието на нещата. Освен това, с увеличаване на телесната температура Светещи в тяхната излъчващ

свойства, близки до черно тяло. По този начин, 14% е горната граница на светлината. Н. D. За всички източници на светлина температура.

По-високите температури на твърди вещества дава електрическа дъга между въглеродните електроди, отворен V. Петров през 1802 (об II, § 1 и 48, 1959 гр.. В преди Ed § 55..).

В конвенционален въглероден дъга с силата на тока на 10-20 но само 5% от светлинния поток, излъчван от самата дъга; останалите 95% отчита от въглищата температурата блясък.

Фиг. 209. тунел за сушене на превозни средства с инфрачервени лъчи.

Ако дъгата гори в постоянен ток, положителният електрод е бомбардирани с електрони и отрицателни йони, в резултат от изпълнението свети особено ярко. Кратер положителен електрод (чрез оформен в него) излъчва 85% от общия светлинен поток. Само 10% се пада на катода. електрод повърхност се нагрява до изключително висока температура. При температурата на кратер въглероден дъга надвишава докато на катода е малко над 3000 ° С В резултат на радиация кратер значително по-силен от катода.

В така наречените интензивни дъгата (фиг. 210) с голяма сила на тока (150-300 а) температура кратер понякога достига 5000 ° K,

и яркост - (волфрам при 3000 ° К има яркост на само 1257 сб). Когато налягането на въздуха над Lummer може да получава температурата на анод е 5900 ° К, т. Е. почти равна на температурата в слънчевата повърхност преди. изд. § 55).

Фиг. 210. Arc интензивно горене.

От енергията на ръка. Н. D. Дъгите на радиация е изключително голям в сравнение с нажежаема жичка. Въпреки това, тяхната работа са ниски поради необходимостта от прилагане на съпротивата серия и сложно оборудване, свързано с непрекъснати въглища конвергенция с изгаряния. Електрически дъги обикновено се използват в случаите, когато яркостта на необходимия източник на светлина е много висока (в проектори).

Фиг. 211 показва разпределението на енергия в емисионния спектър на дъгата интензивно горенето. Отделните пикове съответстват на спектралните ленти на молекули, образувани по време на горенето (например, цианоген молекули

Фиг. 211. Разпределението на енергията в спектъра на силно парене дъга: а - когато интензивен дъга на абсолютно черно тяло при

Наскоро тежкотоварни стомана прилага дъга, в които освобождаването е през тесен канал, образуван от един слой от вода тече по протежение на вътрешната повърхност на металната тръба. От такава плазма тръба вижда езика, на който да се достигне температура 000 ° 10000-15. Въпреки това, както светлинни източници, като дъга от малко дълго, тъй като те консумират повече енергия достига хиляди киловата са обемисти и изграждането им не осигурява добро използване на светлинния поток, излъчван светещи разрядни порции. Тежкотоварни дъга се използва главно като източник на висока температура (по-специално, за топлинни тестове на материали).

Електрическа дъга специални устройства, в които радиация interelectrode празнина играе важна роля в цялостната светлинния поток, обсъдени по-късно (§ 76).

Използването блясък възможно газ, за ​​да се реши проблема на студен източник на светлина, има много висока светлина в. Н. Д., и дава светлина в близост до дневна светлина.

За фотографски цели са от голям интерес импулсни източници на светлина, които осигуряват много кратки ярки проблясъци на светлина (светкавица). Такива огнища се получават като резултат от изпълнението на голям капацитет кондензатор (около 1000 microfarads) чрез съответната газоразрядна лампа. В зависимост от дизайна на вериги за лампи и захранване може да бъде получена от продължителността на светкавицата в секунда.

Фиг. 212 е диаграма на запалването на флаш лампата. Кондензатори получават акция на батерията: 1 със затворен ключ контакт П.

Фиг. 212. Схемата на включване на флаш лампата,

кратко време за контакт на запис, и да преминат 2 синхрон с изхвърлянето на кондензатор през първата намотка на импулсния трансформатор за причиняване на йонизация на газа в тръба импулс чрез които кондензатор се освобождава незабавно В резултат на тази лампа се получава силна светлина флаш (мсек продължителност). Спектралният състава на светкавицата близо до спектрален състав на слънчева светлина. След 5-10 секунди, кондензатори се таксуват отново и лампата е готова за следващата светкавица (предупредителната лампичка