Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 37
Текст из файла (страница 37)
На рис. 5.11 представлены три типичные характеристики выхода фотосопротивления. Характеристики для РЬ8 при 293' К относятся к фотосопротивлению фирмы Еав1шап Ког!ай г), при 90' К в фирмы ТЬошрвоп Нона!оп Сошрапу, а для РЬТе — к экспериментальному английскому фотосопротивленню в). ' Заметим, что кривые на рис.
5.11 не дают возможности определить абсолютную чувствительность различных фотосопротивлений; в них приведены только относительные значения, причем максимальная чувствительность условно принята за единицу. Эти кривые будут использованы ниже в примерах вычисления выхода фотосопротивлений при облучении их объектами различной температуры.
5.5. Прозрачность атмосферы Исследования прозрачности атмосферы сравнительно быстро последовали за открытием инфракрасных лучей Вильямом Гершелем в 1800 г. Его сын, Джон Гершель, уже в 1840 г. опубликовал результат, показавший существование в инфракрасном спектре широких полос поглощения атмосферой; в 1842 г. Дрэйпер (). %. 1)гарег), используя фосфбры в качестве приемников, наблюдал поглощение солнечного спектра атмосферой. Краткий обаор работ в этой области дал Ланглейв), который еще 70 лет назад сделал в этой области первые значительные шаги, исследовав полосы поглощения в области до 5 р.. П р о ц е с с ы о с л а б л е н и я. Существуют три физически разнородных процесса, вызывающих ослабление оптического излучения атмосферой: а) абсорбция молекулами газов, составляющих атмосферу; б) рассеяние частицами дымки, а также частицами, из которых состоят туманы и облака; в) рассеяние молекулами атмосферных газов.
Абсорбция атмосферными газами. Абсорбция молекулами О, и Ыв, а также молекулами озона О,, когда он присутствует, наблюдается в ультрафиолетовом спектре при длинах волн меньше 0,3 р. В пределах от 0,3 р до 0,6 р главная причина ослабления излучения состоит в рассеивании света дымкой и молекулами газов; слабая абсорбция в кислороде и разреженных водяных парах появляется лишь у красного конца видимого спектра. г) !я1опваГ!оп '.Вв!!еГ!я оп Е!еКГгоп ))евесвогз, Ела!тяп КоваК Со., 1953. в) См.
своскув) ив стр. 177. Ь в я й ! е у 3. Р., Аппз!в о1 где Аз!гор)гув!сл! ОЬвегтвгогу, то1 1, 3ш!гйзоп!вп !явгпиноп, Ъуавшпй!оп, 1). С., 1900, 5.5) 179 ПРОЗРАЧНОСТЬ АТМОСФЕРЫ Для инфракрасного излучения главными поглотителями являются кислород и углекислый газ. Абсорбция озоном заметна только у солнечной радиации при прохождении ее через слой озона, находящийся на высоте от 15 до 20 миль. Полоса поглощения инфракрасного излучения какой-нибудь молекулой появляется на длинах волн, соответствующих резонансной частоте молекулы. Как и в случае двух грузов, соединенных между собой пружинкой, резонансные частоты молекулы зависят от масс атомов и от сил, связывающих атомы в молекулу.
Оказалось, что резонансные частоты лежат как раз в инфракрасном спектре, главным образом между 2 и 15 1А; поэтому абсорбция инфракрасного излучения молекулами играет большую роль в анализе их структуры. Для того чтобы появилась абсорбция излучения, недостаточно, чтобы молекула имела только соответствующую частоту нормальных колебаний; необходимо также, чтобы последние сопровождались колебаниями заряда молекулы или ее дипольного момента. Так, молекулы О, и Ха не абсорбируют инфракрасных лучей, поскольку колебания их совершенно симметричны и не вызывают изменения дипольного момента.
С другой стороны, например, двухатомная молекула НС1 сильно абсорбирует на своей нормальной частоте и на кратных частотах. Причина этого состоит в следующем. Атом водорода имеет значительно меньшую массу, чем атом хлора. Следовательно, при колебании атомов в молекуле амплитуда колебаний атома водорода значительно больше, чем атома хлора; поэтому дипольный момент молекулы изменяется. Подобным же образом колебания атомов в трехатомных молекулах Н,О, СОЕ, О, вызывают колебания дипольного момента и сопровождаются абсорбцией инфракрасного излучения.
Многоатомные молекулы допускают (Зп — 6) независимых колебаний атомов, где и — число атомов. Исключения составляют линейные молекулы, для которых это число равно (Зп — 5). Нужно отметить, что не обязательно каждое нормальное колебание атомов сопровождается абсорбцией инфракрасного излучения. Например, известно, что СО, есть линейная молекула, структурная формула которой имеет вид Π— С вЂ” О. Очевидно, что нормальное колебание, при котором атом углерода остается неподвижным, а оба атома кислорода вместе движутся на него или от него, не может вызывать абсорбции. Напротив, когда один атом кислорода движется на углерод, а другой от углерода, атом углерода также смещается относительно оси симметрии молекулы и появляется абсорбция инфракрасного излучения.
А б с о р б ц и я ж н д к о с т я м и. Предыдущие замечания относились к абсорбции газами, включая и пары воды. Поскольку вода часто присутствует в атмосфере одновременно и в виде паров и в виде жидкости, нужно помнить, что абсорбция инфракрасных 12Ф 180 нспгскл«нв и глспгостглнвннв иневлкглсных лячяй (гл. б лучей водой существенно отличается от абсорбции парами воды. Слой воды толщиной в 1 см совершенно непрозрачен для волн длиннее 2 !в.
Поэтому изучать абсорбцию водой инфракрасных лучей с большей длиной волны можно только путем использования тонких слоев воды, заключенных между пластинками из какого- нибудь прозрачного нерастворимого материала. Несмотря на этоколичество пара, эквивалентное слою воды толщиной даже в несколько сантиметров, остается сравнительно прозрачным в «окнахл (см. ниже), которые расположены в спектре между полосами поглощения. Длина столба воды, который получится, если сконденсируется весь пар в столбе атмосферы с поперечным сечением в 1 слвв, называется вквивалентным слоем воды. Например, столб атмосферы длиной в 2000 ярдов ( 1830 м) при температуре 80'Р(27' С) и относительной влажности 100о/ обладает эквивалентным слоем в 4,7 см.
Вода в форме тумана с большими каплями ослабляет излучение главным образом путем его рассеяния. Частицы, которые очень велики по сравнению с длиной волны, такие, как дождевые капли или снежинки, одновременно и рассеивают и абсорбируют инфракрасное излучение. Поэтому поперечное сечение частиц и их концентрация вполне определяют ослабление энергии, причем здесь уже не нужно разделять абсорбцию и рассеяние. Более подробно рассеяние будет рассмотрено в этой главе несколько ниже. Графики полос атмосферной абсорбции. Графики на рис. 6.12 построены на основании различных источников и имеют целью показать положение главных полос поглощения между 0,3 Р (ультрафиолетовая область) и 14 Р (инфракрасная область), а также пояснить роль паров воды в образовании этих полос.
Кривая (а), показанная на рис. 6.12, а заимствована из известной современной работы Джебби и др. '). Она представляет собой прозрачность слоя атмосферы толщиной в 2000 ярдов (ж!830 м), содержащего эквивалентный слой воды в 17 млв и дымку такой концентрации, что сквозь нее проходит только 60в/о красных лучей с длиной волны в 0,61 !в, как показано на рисунке жирной точкой. Кривая (б) на том же рисунке относится к видимому и ультрафиолетовому излучению и построена по данным Курчио и др.в), таким образом, чтобы она проходила через точку Джебби. Пунктирная кривая, соединяющая кривые (а) и (б), не имеет значения. Обе ветви кривой (в) на рис.
8.12, б взяты из классического тру- г) ОеЬЬ!е Н. А., Нвгг!!пя %'. й., Н!!впш С., Ргуве А. вЧ. впб йоЬеггв Ч Агшоврвег!с Тгвзвш!вв!оп !и гйе 1 го 14 й йея!оп, Ргос. йоу. 3ос. А., З)б (!951). в) С зге ! о Л. А., !) г в штегег 1.. Р., Лг., Ре!гу С. С., 3гевгвг! Н.
3. впб Ви !)ег С. Р., Ап Ехрегнлепгв! я!иду о! Агьчоврьег!с Тгапвш!вв!оя, Л. ОРЬ Зос. Аш. 43, 100 (1953), Ргя. б. / / 7 4 Х Д 7 Ю У /Д // ,Г /У Л /тлнна ввлны в лтн/тввнвх Рис. 5.!2 а. Прозрачиость атмосферы, ВВ 7 В У Н В В 7 В У /В Длила волны в лтнВЛвнвх Рис. 5.12, б. Прозрзчиость атмосферы. 7В 182 испУскАнив и РАспРостРАнвнив инФРАКРлсных ЛУчвй [Гл. 5 да фаулаг). Кривая (в) соответствует эквивалентному слою воды в 0,08 л444 при отсутствии дымки. Кривая (г) приведена для того, чтобы показать влияние увеличения количества водяного пара на широкую полосу поглощения около 6 рк кривая (г) не продолжена на весь спектр, чтобы не затемнять графика. Кривая (д) на рис. 5.12, б построена по данным, приведенным в работе Аделя и Лэмпленда з). Она дает прозрачность всей атмосферы, причем источником излучения является Солнце.
На ней видна сильная полоса поглощения озоном на длине волны 9,5 р, а также сравнительно слабое увеличение поглощения в «окне» около 11 Р. Продвигаясь по кривым (а) и (б) на рис. 5.12, а в сторону длинных волн, мы видим, что в видимом спектре коэффициент'пропускания растет; то же самое имеет место в.«окнах» между полосами поглощения вплоть до «окна» между 3 и 4 р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
