2018-02-14
383
Студенты
Группа
Преподаватель
Дата
Челябинск
Цель работы: познакомиться с законами теплового излучения нагретых тел, определить поглощательную способность вольфрамовой спирали лампы.
Оборудование: электрическая лампа накаливания, яркостный пирометр, вольтметр, амперметр, блок питания.
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Тепловое излучение – это ……
Излучение нагретых тел зависит от их поглощательной способности. По определению она равна……
Согласно закону Кирхгофаотношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его поглощательной способности ……
Формула закона Кирхгофа имеет вид:
То есть, чем больше поглощательная способность тела, тем………
В данной лабораторной работе определяется поглощательная способность вольфрамовой спирали электрической лампы накаливания. Если считать, что вся подводимая мощность от источника тока к исследуемой лампе отдается в окружающее пространство в виде потока теплового излучения, то уравнение баланса мощности имеет вид:
|
|
|
Откуда можно получить формулу для определения поглощательной способности вольфрамовой спирали
Температуру можно определить с помощью пирометра. Принцип действия яркостного пирометра, применяемого в данной работе, состоит в сравнении ……
При измерении следует, глядя в окуляр пирометра, совместить изображения спирали лампы и нити лампы пирометра в форме дуги. Меняя накал нити лампы пирометра, следует добиться………
Температуру черного излучения определяют по шкале пирометра, который предварительно проградуирован в градусах Цельсия по излучению абсолютно черного тела. Учитывают по графику яркостных поправок истинную температуру вольфрамовой спирали.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
| I, A | U, B | t, оС | Δ t, оС | T, K | I U, Bт | sТ 4 S,Bт | a |
Пример расчета температуры спирали исследуемой лампы по формуле:
Т = t + D t +273 =
Пример расчета мощности, потребляемой лампой: JU =
Пример расчета потока теплового излучения спирали как для абсолютно черного тела. Принять площадь S = 32 мм2 = 0,32∙10-4 м2. Температуру в четвертой степени представить в виде, например: 13704 = 1,3704∙1012.)
σТ 4 S =
Пример расчета поглощательной способности вольфрама:
=
Расчет среднего значения поглощательной способности вольфрама:
< a >=
|
|
|
Оценка случайной погрешности измерения поглощательной способности вольфрама:
=
Результат измерения поглощательной способности вольфрама:
а =………±……, Р =...
Выводы.
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЧИПС, филиал УрГУПС
Кафедра ЕНД
Работа 35
ИЗУЧЕНИЕ ФОТОЭФФЕКТА
Студенты
Группа
Преподаватель
Дата
Челябинск
Цель работы: познакомиться с основными закономерностями фотоэффекта, исследовать вольтамперную и спектральную характеристики фотоэлемента.
Оборудование: вакуумный фотоэлемент, электронный блок, лампа, светофильтры.
РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Внешний фотоэффект – это явление ……
На основании экспериментов Столетов установил законы фотоэффекта. 1. Сила фототока насыщения прямо пропорциональна………
2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит………
а зависит от…….
3. Для каждого металла существует граничная частота, ниже которой фотоэффект……
Волновая теория света не смогла объяснить законы фотоэффекта. По этой теории электроны в металле раскачиваются в электрическом поле световой волны любой частоты и, набрав за некоторое время достаточно энергии, вылетают из металла. На самом деле фотоэффект безинерционен, существует граничная частота. Кинетическая энергия должна быть пропорциональна освещенности.
Закономерности фотоэффекта объяснила квантовая теория света. По этой теории свет – это поток фотонов, излученных атомами и молекулами вещества. Энергия фотона определяется по формуле Планка: При фотоэффекте фотоны, попадая в металл, взаимодействуют с электронами и, отдав энергию электрону, перестает существовать. Закон сохранения энергии для фотоэффекта, называемый уравнением Эйнштейна, имеет вид:
Согласно уравнению энергия, полученная электроном от фотона, расходуется на…….
Уравнение Эйнштейна объясняет закономерности фотоэффекта. Во-первых, сила фототока насыщения пропорциональна световому потоку, так как пропорционально растет число фотонов. Во-вторых, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит только от частоты по линейному закону. В-третьих, с уменьшением частоты света ниже граничной частоты, электрону не хватает энергии, чтобы выйти за пределы металла. Граничная частота связана с работой выхода соотношением:
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Задание 1. Изучение вольтамперной характеристики фотоэлемента
| Напряжение U, В | 0 | -1 | |||||||||
| Фототок J, мкА |
|
| |||||||||||||||||
| 
|
Расчет числа электронов, выбиваемых за одну секунду n = I max / e =
Определение по графику запирающего напряжения Uзап=
Расчет скорости электронов 
=
Задание 2. Изучение спектральной характеристики фотоэлемента.
| Цвет светофильтра | ||||||
| Длина волны λ, нм | ||||||
| Сила фототока Jф, мкА |
J, мкА
|
|
|
|
| ||||||||||||||
|
|
=
где с =3,0∙108 м/с. Выводы.
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЧИПС, филиал УрГУПС
Кафедра ЕНД
Работа 36
