|
| |
|
Главная Журналы 1.50 V 0,75- 0 50-0,25-
2800 3000 3200 3400 360O 4O0O 4200 Фнг. 2.27. Спектральный коэффициент поглощения водяного пара при \000K в области 2,7 мкм [58], Чтобы получить значение и/р в указанных единицах, цифры, стоящие справа от оси ординат, надо умножить на 10. ставлены значения среднего коэффициента noi лощения по Планку [см. формулу (1.89)] для воздуха в интервале температур 1000-12000 К, плотности р/ро от 10 до 10" (ро 1,293 кг/м) и интервале длин волн 0,1167-1,9837 мкм [78]. Значения среднего коэффициента поглощения но Планку, вычисленные Киве-лем и Бейли [79], при температуре 1900 К отличаются от соответствующих резульгатов, приведенных в табл. 2.3, примерно в 10-1000 раз, а при температурах выше 3600 К находятся в хорошем согласии. Жидкая вода. Спектр поглощения жидкой воды был предметом многочисленных исследований, В области 2,00-2,65 мкм ио-глощеиие было измерено Коллинзом [80], в области 2,5- 7,5 мкм - Фоксом и Мартином [81], в области 0,76-2,50 мкм - Керчио и Петти [82], в области 42-2000 мкм - Станевичем и Ярославским [83], в области 0,58-0,79 мкм - Салливэном [84], в областях 1,3-2,7 мкм и 3,3-4,5 мкм - Гольдштейиом и Пен-неро.м [85], в области 30-330 мкм - Дрегертом и др. [86]. На фиг. 2.29 представлены экспериментальные значения спектрального коэффициента поглощения в ближней инфракрасной области спектра при температурах 27, 89, 159 и 209° С, полученные Гольдштейиом [i Пеннером [85]. Области сильного поглощения локализованы в [штервалах 4600-5900 см" и 5900-7800 см". Спектральные коэффициенты поглощения, определенные Керчио и Петти [82], ниже коэффициентов, представленных иа фиг. 2.29, примерно на 15%, а данные Коллинза [80] - примерно иа 10%. а: Со е iso 5 с: а
БОО iOOO 1500 2000 Температура, К а 2500 с: а 3" о •8- с; то о о is о о Из работы [66] j-оомпа 0,1 мпа Эффетште давление 0,025 мпа 500 ЮОО 1500 2000 Температура, К 2600 Фиг. 2.28. а-средяий коэффициент поглощения по Планку для водяного пара; б -средний kosi фициент поглощения по Росселаиду для водяного пара-----по данным о степени черноты [21]; - по спектральным Данным [66]. а ex h re С V a « t li •& о >s
1000 3 ?,5 t ]0
Дпииа волны, мкм 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1.5 1.4 1,3 о-27С а-~-89С А.......)Ь9С ,-----209»с  2000 3000 4000 5000 6000 Волновое чцсло, (см"} 7000 8000 Фиг, 2,29. Спектральный коэффициент поглощения воды при температурах 27, 159 и 20У° С [85J. Эксперименты по изучению прохождения света в естественных водах [87-90] показали, что в такой среде рассеяние происходит также в ре.ультате присутствия микроорганизмов, пузырьков воздуха, продуктов выветривания горных пород. Эю особенно снраведливо для вод с высокой степенью биологической акгивности и для прибрежных вод, где продукты выветривания взбал! ываютС1 волнами. Стекло. На фиг. 2.30 представлен спектральный коэффициент поглощения оконного стекла [91]. Стекло прозрачно для видимого нзлучення, но почти не пропускает длинноволновое инфракрасное излучение. 6 -4 0,6 0.4 0,1 0,06 0,04 \ 002 1000"С еооСП f   600° с  Л, мкм Фиг. 2.30. Спектральный коэффициент поглощения оконного стекла [91]. ПОГЛОЩЕНИЕ И РАССЕЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ЧАСТИЦАМИ Для частиц простой формы, например сферических, коэффициенты поглощения и рассеяния, а также индикатрису рассеяния можно определить с помощью теории Ми. В литературе описывались эксперименты, выполненные со сферическими частицами для исследования сираведливости теории Ми. Рассмотрим некоторые результаты, чтобы показать степень совпадения теории и эксперимента Льюис и Лотьяи [92] измерили коэффициент рассеяния для сферических частиц (сульфат бария и Lycoperdon pynfarme) радиусом 4,6 и 1,8 мкм в интерзале длин волн 0,4-2,0 мкм; их результаты приблизительно совпадают с теоретическими расчегачи Результаты работы Синклера [93] но рассеянию облаком монодисперсиых частиц стеариновой кислоты (показатель преломления 1,43) в интервале изменения параметра х от 2,4 до 12 согласуются с теорией Ми в пределах погрешности эксперимента 20-30% Ходкинс [94] провел такие же наблюдения при более высоких значениях параметра х (хс!г 120) и пол>чил хорошее совпадение с теорией Ми Хенпл-стоун и Льюис [95, 96] привели результаты измерений для сферических частии из латекса в воде при значениях параметра ;с = 25-28 и для сферических частиц из полистирола в интервале значений параметра х = I -20, они установили, что экспериментальные и теоретические кривые хорошо согласуются по виду. Таким образом, для сферических частиц, рассмотренных во всех этих исследованиях, результаты расчетов но теории Ми достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными. Однако во многих важных практических задачах частицы имеют неправильную форму. Например, частицы, которые вводятся в газ для защиты ракетных двигателей от теплового излучения, частицы в нерснективиых ядерных реакторах и аэрозоли, вызывающие загрязнение атмосферы, не являются сферическими. В таких случаях экспериментальный метод является единственным способом определения ноглощательных н рассеивающих свойств облака частиц, взвешенных в газе. В литературе были описаны некоторые эксперименты но определению радиационных свойств облака частиц неправильной формы. Ланцо и Рэгсдейл [97] измерили ноглощеиие теплового излучения тугоплавкими частицами микроскопических размеров, взвешенными в потоке воздуха, в зависимости от их размера и концентрации. Поток воздуха, содержащий частицы угля, ноглощал больше энергии излучения от электрической дуги, чем ноток без частиц. Беркиг [98] исследовал поглощение излучения частицами угля, железа и карбида тантала размером менее микрона, содержащимися в гелии и водороде, а Лав [99] определил индикатрису рассеяния и коэффициент ослабления для частиц окиси алюминия размером порядка микрона в интервале длин волн от 4 до 6 мкм. В работах Уильямса [100, 101] были представлены экспериментальные значения коэффициентов ослабления и индикатрис рассеяния иа частицах вольфрама, кремния, угля, карбида вольфрама и карбида кремния размером менее микрона. Согласно его результатам, рассеяние такими частицами происходит иреимущественно вперед. Внимательное изучение описанных экспериментальных результатов показывает, что теорию Ми нельзя непосредственно применять для определения ноглощательных и рассеивающих свойств частиц неправильной формы. Кроме того, при значительном рассеянии излучения частицами-иенравильной формы имеет место анизотропия. РЭЛЕЕВСКОЕ РАССЕЯНИЕ Рэлеевское рассеяние происходит в тех случаях, когда размер рассеивающих частиц очень мал но сравнению с длиной волны излучения, т. е. если x = nDlK€. 1. Например, рассеяние теплового излучения атомами и молекулами газа является рэ-леевским, поскольку диаметр молекулы иа несколько порядков меньше длины волны теплового излучения. Рэлей получил в явном виде выражения для сечения рассеяния и индикатрисы рас- 5 Зак. 796 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [ 20 ] 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||