big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Электрофотометрические исследования полярных сияний

Как уже говорилось, при исследовании спектров полярных сияний встречается ряд трудностей, связанных с тем, что даже применение очень светосильных спектрографов требует значительных экс позиций, достигающих иногда нескольких часов. Особенно плохо обстоит дело с инфракрасной областью спектра, так как чувствительность фотопластинок в этой области мала, а дисперсия призменных спектрографов ничтожна. Применение электронно-оптического преобразователя для получения спектра сияний в инфракрасной области требует также больших экспозиций (порядка часа или до лей часа). Вот почему особое значение для исследований полярных сияний приобретают электрофотометрические методы.

Благодаря высокой чувствительности и безынерционности электрофотометрический метод позволяет получить как абсолютные, так и относительные интенсивности линий и полос спектра сияний и их быстрые вариации. Кроме того, становится возможным получить, распределение яркости излучения в сияниях различных форм.

Для электрофотометрических исследований полярных сияний применяют специальные приборы — фотоэлектрические умножители.

Для исследования свечения ночного неба и полярных сияний фотоумножители с применением светофильтров были введены профессором С. Ф. Родионовым. Инфракрасное излучение ночного неба при помощи фотоумножителя было обнаружено Л. А. Кубецким в 1939 г. Ему же принадлежит приоритет и в разработке фотоумножителей.

Принцип действия фотоэлектрического умножителя показан на рис. 39. Световой поток, падая на светочувствительный слой (фото катод), выбивает из него электроны, которые ускоряются под действием электрического поля и последовательно попадают на ряд вторичных катодов (эмиттеров), из которых под действием ударов достаточно быстрых электронов вырываются новые электроны, направляемые электрическим или магнитным полем на анод.

Один электрон, ударившись о поверхность катода-эмиттера, может вырвать до 10 вторичных электронов. Если каждый, прилетевший

Схема вторично-электронного фотоумножителя

от первого вторичного катода, электрон выбьет, например, четыре вторичных электрона, тогда от второго к третьему полетят уже шестнадцать электронов. При десяти эмиттерах фототок, даваемый трубкой, усилится более чем в миллион раз.

Величина тока, даваемого фотоэлектрическим умножителем, пропорциональна величине светового потока, что очень удобно при измерениях. Преимуществом этого метода является высокая точность измерения световых потоков (1—2% в применении к полярным сияниям).

Принцип фотометрии с применением фотоэлектрических умножителей состоит в следующем. Из общего потока света (например, от полярного сияния), интенсивность которого в разных длинах волн необходимо измерить, с помощью светофильтров выделяют излучение нужного участка спектра. Интенсивность излучения этого участка измеряется с помощью фотоэлектрического умножителя. Затем выделяется следующий участок спектра и также измеряется его интенсивность и т. д. В результате получается распределение интенсивности свечения полярного сияния по спектру.

Если же нам необходимо измерить пространственное распределение интенсивности полярного сияния, мы выделяем щелью маленькую область сияния, измеряем интенсивность ее излучения, затем пере ходим к соседней области и т. д. В результате можно получить распределение яркости свечения в различных областях сияния.

В настоящее время фотоумножители могут измерять интенсивность излучения в области от 2000 до 11000 А Недостатком здесь пока является довольно широкая полоса пропускания светофильтров. Даже лучшие, так называемые интерференционные светофильтры выделяют области спектра в 100 А в видимой части спектра и сотни ангстрем — в инфракрасной.

В 1949 г. С. Ф. Родионов и Л. М. Фишкова исследовали электрофотометрическим методом область излучения полярных сияний в интервале 9000—10 800 А. Приемником излучения служил фото умножитель с кислородно-цезиевым катодом. Их наблюдения показали, что яркость сияний в области около 10 000 А колеблется для разных форм сияния от 4•10-2 до 9•10-2 эрг/см2∙сек∙стерадиан.

В феврале и марте 1954 г. с помощью электрофотометров И. Г. Фришманом были проведены измерения яркостей различных форм полярных сияний. Приемником в электрофотометре служил электронный фотоумножитель с кислородно-цезиевым катодом и усилителем постоянного тока. Участки спектра выделялись специально подобранными светофильтрами, охватывающими область 4200—8700 А с максимумами пропускания около 4278, 5577, 6300, 7200, 7700, 7900 и 8680 А, что хорошо соответствует известным линиям и полосам спектра сияний видимой и близкой инфракрасной области. На про мер всего спектра требовалось в среднем 1,5—2 минуты.

Предварительные результаты измерений для различных форм полярных сияний приведены в табл. 4.

Величины яркостей, приведенные в таблице, не исправлены на атмосферное поглощение. При отдельных измерениях яркость очень интенсивных сияний достигала значительно больших значений, чем средние значения, приведенные в таблице.

За период, когда определялись интенсивности сияний, не удалось измерить яркость свечения ночного неба в отсутствии сияний. Согласно данным о яркости свечения ночного неба в области 9000—11000 А и данным о яркости зеленой линии, полученным на Эльбрусе с применением такой же методики, в среднем эти величины составляют

Образцы записи спектров полярных сияний, полученные на спектрофотометре

2—10 2 эрг/см2∙сек∙стерадиан и 7,6 10 5 эрг/см2∙сек∙стерадиан соответственно.

В последнее время для исследования спектров сияний стали при менять так называемые фотоэлектрические спектрофотометры — приборы, предназначенные для быстрой записи интенсивности линий спектра на кинопленке.

Образцы записи спектров, полученные на фотоэлектрическом спектрофотометре, показаны на рис. 40. Запись а получена от яркой формы обычного полярного сияния в видимой области. Запись б получена от сияния с нижним красным краем. На записи обнаружена линия водорода. Наконец, запись в показывает вторую положительную систему азота от полярного сияния средней яркости.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.