Lexikon der Optik: Temperaturbestimmung
Temperaturbestimmung, 1) die spektrometrische T. eines atomaren oder molekularen Gases basiert auf der Messung der Intensitäten der Linien in den Atom- bzw. Molekülspektren der betreffenden Gase. Für den Zustand des thermodynamischen Gleichgewichtes wird die Dichte ni von Teilchen mit der Energie Ei durch die Boltzmannsche Formel bestimmt:
.
Dabei bedeuten n die Dichte der betreffenden Teilchensorte, gi das statistische Gewicht (Entartungsgrad) des Zustandes mit der Energie Ei,k die Boltzmann-Konstante und T die (absolute) Temperatur. Die Zustandssumme U(T) berechnet sich nach der Gleichung
,
wobei über sämtliche Zustände der Teilchensorte zu summieren ist. Da die Intensität einer Spektrallinie proportional zu dem Produkt aus der Teilchendichte ni und der Übergangswahrscheinlichkeit Aij ist, kann durch Messung der Intensität der dem Übergang vom Niveau i zum Niveau j entsprechenden Linie die Temperatur bestimmt werden. Zumeist wird jedoch das Verhältnis der Intensitäten I1 und I2 von je zwei Spektrallinien einer Teilchensorte gemessen, da dann T ohne Kenntnis der Zustandssumme und der Teilchendichte bestimmt werden kann:
,
wobei λ1 und λ2 die zugehörigen Wellenlängen bezeichnen und der Index 0 sich auf den Grundzustand bezieht.
Eine weitere Methode der spektrometrischen T. besteht in der Ermittlung der Intensitätsverteilung innerhalb einer Rotationsschwingungsbande eines Moleküls (Molekülspektren). Entsprechend der Boltzmann-Formel verschiebt sich das Intensitätsmaximum innerhalb einer Bande mit zunehmender Temperatur zu höheren Werten der Rotations- bzw. Schwingungsquantenzahl (Molekülniveaus).
2) pyrometrische T., Strahlungspyrometer, Strahlungstemperatur.
3) photometrische T., Farbpyrometer.
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