O‘bekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi

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.

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.
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 multiplikativ 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 70⁰ jism burchagi doirasida amalda doimiy nurlatish qobiliyatiga ega bo‘ladi. Bu burchakning chegaralaridan tashqarida to 90⁰ gacha nurlatish koeffitsiyenti shiddat
bilan pasayadi. 90⁰ 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 70⁰ 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 90⁰ 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 O₂, N₂ kabi va boshqa ba’zi bir gazlar
elektromagnit to‘lqinlarini faqatgina past haroratlarda o‘tkazadi. SO₂, N₂O 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 F₀ – 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
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.