Infrared Radiation: A Handbook for Applications PDF
Preview Infrared Radiation: A Handbook for Applications
Optical Physics and Engineering Mikael A. Bramson Infrared Radiation IINNFFRRAARREEDD RRAADDIIAATTIIOONN AA HHaannddbbooookk ffoorr AApppplliiccaattiioonnss OOppttiiccaall PPhhyyssiiccss aanndd EEnnggiinneeeerriinngg SSeerriieess EEddiittoorr:: WWiilllliiaamm LL.. WWoollffee HHoonneeyywweellll IInncc.. RRaaddiiaattiioonn CCeenntteerr BBoossttoonn,, MMaassss.. 11996688:: MM.. AA.. BBrraammssoonn IInnffrraarreedd RRaaddiiaattiioonn:: AA HHaannddbbooookk ffoorr AApppplliiccaattiioonnss IInn pprreeppaarraattiioonn:: SS.. NNuuddeellmmaann aanndd SS.. SS.. MMiittrraa,, EEddiittoorrss OOppttiiccaall PPrrooppeerrttiieess ooff SSoolliiddss INFRARED RADIATION A Handbook for Applications With a Collection of Reference Tables by Mikael' A. Bramson Institute of Mineral Fuels Academy of Sciences of the USSR, Moscow Translated from R~ssian by Richard B. Rodman Harvard College Observatory Cambridge, Massachusetts Translation Edited and with a Foreword by William L. Wolfe <±? SPRINGER SCIENCE+BUSINESS MEDIA. LLC 1968 The original Russian text, published for the Academy of Sciences of the USSR as two volumes by Nauka Press in Moscow in 1964, has been con solidated into one volume and corrected for this edition. Mwcaa.zh A6pa.l!o6U't BpaMcou Hm:PpaKpacHoe H3Jiy'leHHe HarpeThiX TeJI CrrpaBO'IHhie Ta6JIH~hi ITO HH<tJpaKpaCHOMY H3Jiy'leHH.fO HarpeTh!X TeJI INFRAKRASNOE IZLUCHENIE NAGRETYKH TEL SPRAVOCHNYE TABLITSY PO INFRAKRASNOMU IZLUCHENIYU NAGRETYKH TEL ISBN 978-1-4757-0913-1 ISBN 978-1-4757-0911-7 (eBook) DOI 10.1007/978-1-4757-0911-7 Library of Congress Catalog Card ;\lumber 68·26812 © 1968 Springer Science+Business Media New York Originally published by Plenum Press in 1968 A ll righ ts rcserved No part of this publication may be reproduced in any form without written permission from the publisher FFOORREEWWOORRDD OOppttiiccss iiss rreebboorrnn.. TThheerree iiss ffrreesshh nneeww vviittaalliittyy iinn aappppllyyiinngg oolldd tteecchhnniiqquueess ttoo nneeww pprroobb lleemmss aanndd ffuullllyy eexxpplloorriinngg nnoovveell pphheennoommeennaa.. LLaasseerrss,, hhoollooggrraapphhyy,, sstteellllaarr nnaavviiggaattiioonn,, nnoonnlliinneeaarr pphheennoommeennaa,, aanndd rreemmoottee sseennssiinngg aarree ssuubbjjeeccttss ooff tthhee sseevveennttiieess,, aanndd tthheeiirr ffuurrtthheerr ddeevveellooppmmeenntt wwiillll iinnccrreeaassee oouurr uunnddeerrssttaannddiinngg ooff nnaattuurree aanndd tthhee ddeevveellooppmmeenntt ooff tteecchhnnoollooggyy.. TThhiiss SSeerriieess iiss ddeevvootteedd ttoo pprroovviidd iinngg iiddeeaass aanndd ddaattaa ttoo nnoouurriisshh tthhee ggrroowwtthh ooff tthheessee sscciieennttiiffiicc aanndd eennggiinneeeerriinngg eenn ddeeaavvoorrss'' ffoorr wwee ffeeeell ssttrroonnggllyy tthhaatt sscciieennccee aanndd eennggiinneeeerriinngg fflloouurriisshh bbeesstt wwhheenn tthheeyy ggrrooww ttooggeetthheerr.. SSoommee ooff tthhee vvoolluummeess iinn tthhee SSeerriieess wwiillll bbee ddeevvootteedd ttoo tthhee ooppttiiccaall pprrooppeerrttiieess ooff mmaatteerriiaallss,, tthheeoorriieess ooff tthhee ddeettaaiilleedd mmeecchhaanniissmmss ooff aabbssoorrppttiioonn,, rreefflleeccttiioonn,, aanndd nnoonnlliinneeaa rr pphheennoommeennaa,, aanndd eelleeccttrroo--ooppttiiccaall ccooeeffffiicciieennttss.. TThhee uunnddeerrssttaannddiinngg ooff ssuucchh tthhiinnggss lleeaaddss ttoo ffuurrtthheerr eennggiinneeeerriinngg aapppplliiccaattiioonnss.. CCoommppaanniioonnss ttoo ssuucchh tthheeoorreettiiccaall bbooookkss wwiillll bbee ccoommppeennddiiaa ooff pprrooppeerrttyy ddaattaa;; tthhee ttrriiaadd iiss ccoommpplleetteedd bbyy mmoonnooggrraapphhss oonn tthhee uussee ooff tthhee mmaatteerriiaallss iinn oopp ttiiccaall aanndd eelleeccttrroo--ooppttiiccaall ssyysstteemmss.. LLaasseerr mmaatteerriiaallss,, llaasseerrss,, aanndd llaasseerr ssyyss tteemmss ffoorrmm oonnee ooff tthhee ggrroouuppss wwhhiicchh wwiillll ccoommpprriissee tthhee ffuullll sseett ooff rreeaaddyy--rreeffeerreennccee mmaatteerriiaall ffoorr tthhee eennttiirree ffiieelldd.. TThhee SSeerriieess wwiillll bbee iinntteennttiioonnaallllyy iinntteerrnnaattiioonnaall,, iinncclluuddiinngg aa ffaaiirr ssaammpplliinngg ooff RRuussssiiaann wwoorrkk.. TThheerree aarree iimmppoorrttaanntt bbeenneeffiittss ttoo bbee oobbttaaiinneedd iinn tthhee aalltteerrnnaattee aapppprrooaacchheess oofftteenn ttaakkeenn bbyy oouurr SSoovviieett aanndd ootthheerr ffoorreeiiggnn ccoolllleeaagguueess ((jjuusstt aass tthheeyy ccaann ggaaiinn ffrroomm ssttuuddyyiinngg oouurrss)).. TThhee ffiirrsstt vvoolluummee ooff tthhee SSeerriieess,, bbyy MM.. AA.. BBrraammssoonn,, aa mmeemmbbeerr ooff tthhee IInn ssttiittuuttee ooff MMiinneerraall FFuueellss ooff tthhee AAccaaddeemmyy ooff SScciieenncceess ooff tthhee UUSSSSRR,, iiss pprreeppaarreedd ffrroomm aann eennggiinneeeerriinngg ppooiinntt ooff vviieeww,, bbuutt ssttaarrttss ffrroomm bbaassiicc pprriinncciipplleess.. PPllaanncckk''ss llaaww iiss rreevviissiitteedd iinn iittss mmaannyy ddiiffffeerreenntt ffoorrmmss:: ffoorr rraaddiiaanntt iinntteennssiittyy,, ffoorr rraaddiiaanntt eexxiittaannccee,, aanndd ffoorr rraaddiiaannccee,, iinn tteerrmmss ooff wwaavveelleennggtthh,, ffrreeqquueennccyy,, aanndd pphhoottoonn nnuummbbeerr.. TThhee eexxppoossiittiioonnss aarree ddoonnee wwiitthh pprreecciissiioonn aanndd eexxpplliicciitt ccaarree.. UUsseeffuull aapp pprrooxxiimmaattiioonnss aarree ddeerriivveedd,, iinncclluuddiinngg tthhee WWiieenn aanndd RRaayylleeiigghh--JJeeaannss eexxpprreessssiioonnss aanndd mmooddiiffiiccaattiioonnss ooff tthhee SStteeffaann--BBoollttzzmmaannnn llaaww,, TThhiiss iiss pprroobbaabbllyy tthhee mmoosstt vv vvii FFOORREEWWOORRDD tthhoorroouugghh ttrreeaattmmeenntt ooff tthheessee ssuubbjjeeccttss iinn pprriinntt.. RRaaddiiaattiioonn,,ccoolloorr,, aanndd bbrriigghhttnneessss tteemmppeerraattuurreess aarree ddiissccuusssseedd iinn cchhaapptteerrss oonn rraaddiioommeettrryy aanndd ppyyrroommeettrryy,, wwhheerree ssuucchh ssuubbjjeeccttss aass ttwwoo--ccoolloorr eemmiissssiivviittyy--iinnddeeppeennddeenntt tteemmppeerraattuurree--mmeeaassuurreemmeenntt mmeetthhooddss aarree ddeessccrriibbeedd.. TThhee cchhaapptteerrss oonn mmeeaassuurreemmeennttss ssttaarrtt ffrroomm tthheeoorryy aanndd pprrooggrreessss tthhrroouugghh vveerryy pprraaccttiiccaall llaabboorraattoorryy hhiinnttss;; tthheeyy iinncclluuddee mmeeaassuurriinngg ffllaammeess,, bbooddiieess ccoooolleerr tthhaann tthhee rraaddiioommeetteerr,, ppaarrttiiaallllyy ttrraannssppaarreenntt bbooddiieess,, aanndd ootthheerr ddiiffffiiccuulltt aapppplliiccaattiioonnss.. UUsseeffuull ddaattaa ooff mmaannyy tteecchhnniiccaall mmaatteerriiaallss aarree ggiivveenn iinn ccoonnnneeccttiioonn wwiitthh aa ddeessccrriippttiioonn ooff tthheeiirr eeffffeeccttss oonn ssuucchh mmeeaassuurreemmeennttss.. TThhee bbooookk ccoonncclluuddeess wwiitthh uusseeffuull ccoommpprreehheennssiivvee ttaabblleess ooff bbllaacckkbbooddyy ffuunnccttiioonnss.. TThhiiss iinniittiiaall SSeerriieess vvoolluummee iiss mmoosstt cceerrttaaiinnllyy rreeccoommmmeennddeedd ffoorr pprraaccttii ttiioonneerrss ooff tthh~~ sscciieennccee ooff iinnffrraarreedd mmeeaassuurreemmeenntt aanndd ffoorr ddeessiiggnneerrss ooff mmiilliittaarryy aanndd ssppaaccee ssyysstteemmss.. IItt ccaann bbee uusseedd aass aa tteexxtt ffoorr aa sseenniioorr oorr ggrraadduuaattee ccoouurrssee iinn iinnffrraarreedd tteecchhnnoollooggyy;; iittss tthheeoorreettiiccaall ddeevveellooppmmeennttss aarree tthhoorroouugghh aanndd iittss pprraaccttiiccaall iinnffoorrmmaattiioonn pplleennttiiffuull.. AAss aa rreeffeerreennccee wwoorrkk iitt iiss uunneeqquuaalllleedd!! WWiilllliiaamm LL.. WWoollffee WWeelllleesslleeyy HHiillllss,, MMaassssaacchhuusseettttss PPRREEFFAACCEE DDuurriinngg tthhee ppaasstt ttwwoo ddeeccaaddeess iinnffrraarreedd eeqquuiippmmeenntt hhaass ccoommee iinnttoo wwiiddee uussee iinn mmaannyy bbrraanncchheess ooff sscciieennccee aanndd tteecchhnnoollooggyy.. WWiitthh tthhee ddeevveellooppmmeenntt aanndd pprroodduuccttiioonn ooff nneeww ssoouurrcceess aanndd ddeetteeccttoorrss ffoorr iinnffrraarreedd rraaddiiaattiioonn,, aa ggrreeaatt vvaa rriieettyy ooff eennggiinneeeerriinngg aapppplliiccaattiioonnss aarree nnooww pprraaccttiiccaabbllee.. IInn vviieeww ooff tthhiiss ssiittuuaa ttiioonn,, aa tthhoorroouugghh ddeessccrriippttiioonn ooff ccoommppuuttiinngg mmeetthhooddss,, ttaabbuullaattiioonn ooff tthhee bbaassiicc ffoorrmmuullaass,, aanndd aa uunniiffiiccaattiioonn ooff rreeffeerreennccee mmaatteerriiaallss oonn rraaddiiaattiioonn sshhoouulldd pprroovvee hheellppffuull ttoo ssppeecciiaalliissttss iinn ddeessiiggnniinngg vvaarriioouuss ttyyppeess ooff iinnffrraarreedd iinnssttrruummeennttss,, aanndd iinn ccoonndduuccttiinngg rreesseeaarrcchh iinn iinnffrraarreedd tteecchhnnoollooggyy,, hheeaatt eennggiinneeeerriinngg,, tthheerrmmaall.. pphhyyssiiccss,, iilllluummiinnaattiioonn eennggiinneeeerriinngg,, aanndd ooppttiiccss.. NNoo mmoonnooggrraapphh yyeett ppuubblliisshheedd oonn iinnffrraarreedd tteecchhnnoollooggyy pprreetteennddss ttoo ooffffeerr aa ccoommpplleettee ssuurrvveeyy.. TThhee aauutthhoorr ooff tthhiiss bbooookk hhaass aatttteemmpptteedd ttoo ffiillll aa ggaapp iinn tthhee lliitteerraattuurree oonn pprroocceedduurreess ffoorr ccoommppuuttiinngg tthhee pprrooppeerrttiieess ooff iinnffrraarreedd rraaddiiaa ttiioonn oovveerr tthhee wwiiddee tteemmppeerraattuurree rraannggee ffrroomm 110000 ttoo 66000000ooKK.. TThhee bbooookk ttrreeaattss rraaddiiaattiioonn llaawwss,, eexxppeerriimmeennttaall ffiinnddiinnggss ffoorr tthhee rraaddiiaa ttiioonn ooff aaccttuuaall mmaatteerriiaallss,, aanndd ccoommppuuttiinngg mmeetthhooddss.. CCeerrttaaiinnllyy iinnffrraarreedd rraaddiiaa ttiioonn iiss nnoott tthhee oonnllyy ppaarrtt ooff tthhee ffiieelldd tthhaatt hhaass rreecceeiivveedd lliittttllee aatttteennttiioonn iinn tthhee lliitteerraattuurree.. BBuutt ttoo ccoovveerr eevveerryy bbrraanncchh ooff iinnffrraarreedd tteecchhnnoollooggyy wwiitthh aallll ppooss ssiibbllee tthhoorroouugghhnneessss wwoouulldd ggrreeaattllyy hhaavvee eennllaarrggeedd tthhee bbooookk aanndd ccoouulldd hhaarrddllyy hhaavvee ffaalllleenn wwiitthhiinn tthhee ccoommppeetteennccee ooff aa ssiinnggllee aauutthhoorr.. TThheerree ccaann bbee lliittttllee ddoouubbtt,, hhoowweevveerr,, tthhaatt rraaddiiaattiioonn rreepprreesseennttss tthhee mmoosstt iimmppoorrttaanntt ttooppiicc ffoorr aa ddee ttaaiilleedd iinniittiiaall ttrreeaattmmeenntt.. TThhee mmaatteerriiaall pprreesseenntteedd hheerree hhaass bbeeeenn ggaatthheerreedd ffrroomm aa nnuummbbeerr ooff oorriigg iinnaall ppuubblliiccaattiioonnss aanndd ccoonnssiiddeerreedd ffrroomm aa uunniiffiieedd ppooiinntt ooff vviieeww.. TThhee bbooookk pprreessuuppppoosseess tthhaatt tthhee rreeaaddeerr hhaass aa ggeenneerraall ffaammiilliiaarriittyy wwiitthh pphhyyssiiccss aanndd mmaatthheemmaattiiccss aass ccoovveerreedd iinn uunniivveerrssiittyy ccoouurrsseess.. IItt mmaayy bbee ooff vvaalluuee ttoo sscciieennttiissttss aanndd eennggiinneeeerrss eennggaaggeedd iinn rreesseeaarrcchh,, ddeessiiggnn,, aanndd ddeevveelloopp mmeenntt ooff vvaarriioouuss ttyyppeess ooff iinnffrraarreedd eeqquuiippmmeenntt aanndd ssyysstteemmss iinn hheeaatt eennggiinneeeerr iinngg,, iilllluummiinnaattiioonn eennggiinneeeerriinngg,, aanndd ooppttiiccss,, aass wweellll aass ttoo ssttuuddeennttss aanndd iinnssttrruucc ttoorrss iinn uunniivveerrssiittiieess wwhhoo aarree ssppeeCCiiaalliizziinngg iinn tthheessee aarreeaass.. vviiii vviiiiii PPRREEFFAACCEE AA ccoolllleeccttiioonn ooff ""RReeffeerreennccee TTaabblleess ffoorr tthhee IInnffrraarreedd RRaaddiiaattiioonn ffrroomm HHeeaatteedd BBooddiieess,,"" oorriiggiinnaallllyy ppuubblliisshheedd aass aa ccoommppaanniioonn vvoolluummee,, ccoommpprriisseess tthhee sseeccoonndd ppoorrttiioonn ooff tthhee bbooookk aanndd iinncclluuddeess ttaabbuullaattiioonnss ooff tthhee PPllaanncckk ffuunnccttiioonn,, ffoorrmmuullaass ddeerriivveedd ffrroomm iitt,, aanndd tthhee ccoorrrreessppoonnddiinngg iinntteeggrraallss.. TThhee ddaattaa hhaavvee bbeeeenn oobbttaaiinneedd wwiitthh tthhee UUrraall eelleeccttrroonniicc ccoommppuutteerr,, wwhhiicchh hhaass eennssuurreedd hhiigghh aacc ccuurraaccyy aanndd ffuurrnniisshheedd ttaabblleess tthhaatt aarree uunniiqquuee iinn ssccooppee.. TThhee aauutthhoorr hhooppeess tthhaatt bbootthh ppoorrttiioonnss ooff tthhee bbooookk wwiillll pprroommoottee tthhee ddiiss sseemmiinnaattiioonn ooff iinnffoorrmmaattiioonn iinn tthhee ffiieelldd ooff iinnffrraarreedd tteecchhnnoollooggyy aanndd tthhee ttrraaiinn iinngg ooff ppeerrssoonnnneell.. WWhhiillee tthhee bbooookk wwaass iinn pprreeppaarraattiioonn EE.. FF.. DDeemmiiddoovv,, GG.. II.. KKuulleesshhoovvaa,, aanndd SShh.. AA.. BBeezzvveerrkkhhnniiii ccoonnttrriibbuutteedd vvaalluuaabbllee ssuuggggeessttiioonnss aanndd ccoommmmeennttss,, aanndd tthhee aauutthhoorr wwoouulldd lliikkee ttoo eexxpprreessss hhiiss ssiinncceerree aapppprreecciiaattiioonn ttoo tthheemm.. TThhee aauutthhoorr ffiinnddss iitt aa pplleeaassaanntt oobblliiggaattiioonn ttoo eexxtteenndd tthhaannkkss ttoo PPrrooffeessssoorr BB.. 11.. LLoosseevv ffoorr eeddiittiinngg tthhee bbooookk aanndd aassssiissttiinngg wwiitthh tthhee ppuubblliiccaattiioonn.. MM.. AA.. BBrraammssoonn CCOONNTTEENNTTSS BBooookk II IInnttrroodduuccttiioonn.. 11 CCHHAAPPTTEERR II.. BBaassiicc CCoonncceeppttss aanndd DDeeffiinniittiioonnss ooff IInnffrraarreedd RRaaddiiaattiioonn TThheeoorryy...................................... 55 §§11.. LLooccaattiioonn ooff tthhee IInnffrraarreedd RReeggiioonn iinn tthhee EElleeccttrroommaaggnneettiicc SSppeeccttrruumm .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 55 .. §§22.. TTeerrmmiinnoollooggyy aanndd NNoottaattiioonn ooff TThheerrmmaall RRaaddiiaattiioonn TThheeoorryy 1122 §§33.. TTeemmppeerraattuurree SSccaalleess .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .... 3300 CCHHAAPPTTEERR IIII.. BBllaacc kkbb ooddyy RR aadd iiaa tt iioonn LLaaww ss .. .. .. .. .... 4411 §§11.. EElleemmeennttss ooff RRaaddiiaattiioonn TThheeoorryy ............ .. 4411 §§22.. SSppeeccttrraall PPrrooppeerrttiieess iiTT'' VVaarriioouuss SSccaalleess .... 5555 CCHHAAPPTTEERR IIIIII.. AApppplliiccaattiioonn ooff tthhee PPllaanncckk FFoorrmmuullaa.. 7733 §§11.. SSuurrffaaccee RReepprreesseennttaattiioonn.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .... 7733 §§22.. PPrraaccttiiccaall CCaallccuullaattiioonnss .................................................. 7788 §§33.. RRaaddiiaannccee CCoonnttrraassttss ooff SSmmaallll TTeemmppeerraattuurree IInnhhoommooggeenneeiittiieess.... 9933 CCHHAAPPTTEERR IIVV.. NNoonnbbllaacckkbbooddyy RRaaddiiaattiioonn .................. .. ·· ..110055 §§11.. KKiirrcchhhhooffff''ss LLaaww,, aanndd SSeelleeccttiivvee aanndd GGrraayy RRaaddiiaattiioonn .... ·· .. 110055 §§22.. LLaammbbeerrtt''ss LLaaww aanndd AApppplliiccaattiioonnss .......................... .. ·· ..111111 §§33.. EEmmiissssiivviittyy ooff DDiieelleeccttrriiccss aanndd MMeettaallss.. .. ...... 111177 §§44.. IInntteerrpprreettaattiioonn ooff EExxppeerriimmeennttaall DDaattaa .................................... 113333 CCHHAAPPTTEERR VV.. OOppttiiccaall MMeetthhooddss ooff TTeemmppeerraattuurree DDeetteerrmmiinnaattiioonn ............ .. ·· ...... 114499 §§ll.. GGeenneerraall PPrriinncciipplleess ........................ .. ·· ...... 114499 §§22.. RRaaddiiaattiioonn TTeemmppeerraattuurree.. ·· ...... 115511 §§33.. BBrriigghhttnneessss TTeemmppeerraattuurree ................ .. ·· ...... 115555 §§44.. CCoolloorr TTeemmppeerraattuurree ........................ .. ·· ...... 116644 §§55.. TTeemmppeerraattuurree ooff FFllaammeess aanndd HHeeaatteedd GGaasseess ·· ...... 117722 iixx
The list of books you might like
