Принцип действия ламп накаливания

Принцип действия осветительных ламп накаливания основан на испускании излучения соответствующих длин волн за счет, в первом случае, электронного возбуждения молекул и атомов, во-втором – теплового колебания ядер молекул тела накала. При повышении температуры тела накала увеличивается энергия поступающего, колебательного и вращательного движения его частиц, вследствие чего растет поток излучения и средняя энергия фотона. Длины волн излучения смещаются в коротковолновую инфракрасную и далее – в длинноволновую видимую область. Дальнейшее увеличение температуры тела накала обеспечивает энергию, достаточную для электронного возбуждения молекул и атомов и получения более коротковолнового видимого излучения.

Таким образом, основным фактором, определяющим плотность и длину волны излучения тепловых источников, является температура.

Согласно закону Стефана-Больцмана, плотность излучения тела накала связана с температурой выражением:

, (2.1)

где М – энергетическая плотность излучения, Вт м²;

ε – коэффициент теплового излучения тела накала, его среднее интегральное значение (для вольфрама при 2600…3000 К );

σ_о – постоянная Стефана-Больцмана ( );

Т – температура тела накала, К.

Длина волны , при которой спектральная плотность излучения максимальна, также зависит от температуры (закон Вина)

, (2.2)

Если спираль лампы рассматривать как абсолютно черное тело, то зависимость плотности излучения от температуры и длины волны можно описать законом излучения Планка

, (2.3)

где ; – постоянные;

– спектральная плотность излучения, Вт·м^–2.