2018-02-14
450
Перед началом измерений следует проверить, чтобы при установке в рейтерах на оптической скамье окошко с фильтрами перед селеновым фотоэлементом СФ, нить исследуемой лампы, входное окно и нить пирометра находились приблизительно на одной прямой.
Уберите фотоэлемент СФ с оптической скамьи. Подав на лампу СИ-6-100 небольшое напряжение, получите резкое изображение нити лампы в плоскости окуляра пирометра. Вращая ручку потенциометра ЛАТРа, медленно увеличивайте напряжение на лампе. Проведите измерения 5-7 различных напряжений, при которых сила тока в лампе меняется от 6,5 до 8,5 А.
При каждом измерении поступайте следующим образом:
– установив определенную силу тока, подождите 2-3 минуты, затем измерьте яркостную температуру вольфрамовой нити. Действительную температуру найдите по графику №1. Для каждого значения температуры исследуемой нити по графику №2 найдите значение Ат.
– поставьте фотоэлемент перпендикулярно свету, идущему от лампы и измерьте силу тока в цепи фотоэлемента при красном (
610 нм) и синем (
460 нм) освещении. Замену фильтров проводите поворотом рукоятки на насадке фотоэлемента. Во время измерений токов пользуйтесь различными пределами измерений микроамперметра.
Для каждого значения мощности, поглощаемой лампой, по формуле (4) вычислите постоянную Стефана-Больцмана. Площадь излучающей поверхности вольфрамовой ленты 
м2.
Данные измерений и вычислений I, U, iкр, iсин, ТЯ (К), ТЯ (°С), Т(К), А т занесите в таблицу 1. Коэффициент полного излучения А т как функция температуры дан на графике в Приложении. Рассчитайте среднее значение σ. Взяв табличное значение постоянной Стефана-Больцмана, оцените точность проведенных измерений.
ТАБЛИЦА 1.
| №№ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| I (A) | 6,5 | 6,8 | 7,2 | 7,6 | 8,0 | 8,3 | 8,6 |
| U (B) | |||||||
| ТЯ (С) | |||||||
| ТЯ (К) | |||||||
| Т (K) | |||||||
| А т | |||||||
 эксперим.
| |||||||
| iкр (делений) | |||||||
| iсин (делений) | |||||||
 = iкр / iсин
|
Задание 2. ОЦЕНКА ВЕЛИЧИНЫ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА.
Оценку величины постоянной Планка проводите для температур в диапазоне от 1400 К до 1700 К. При более низких температурах пирометр дает большую погрешность, а при более высоких - может перегореть эталонная лампа.
Рассчитайте по формуле (9) величину 
, не зависящую от температуры, при этом примите 
и 
.Значения остальных констант возьмите из физических справочников.
Используя результаты измерений, полученные в задании 1, вычислите по формуле (8) величину постоянной Планка для пяти комбинаций температур, при которых проводились измерения (например, 3-7; 4-7; 5-7; 3-6; 4-6). Обратите внимание: с ростом температуры отношение = iкр / iсин должно уменьшаться; те столбцы таблицы 1, для которых это не выполняется, не могут быть использованы для вычисления постоянной Планка. Данные вычислений занесите в таблицу 2.
ТАБЛИЦА 2.
| пары | 3-7 | 4-7 | 5-7 | 3-6 | 4-6 |
| 1/Т1, К-1 | |||||
| 1/Т2, К-1 | |||||
| |||||
| h |
Зная табличное значение постоянной Планка, оцените точность полученных результатов.
Вопросы и упражнения
1. Что понимают под термином тепловое излучение? Сформулируйте основные законы теплового излучения.
2. Найдите интегральную лучеиспускательную способность абсолютно черного тела, находящегося при температуре 20°С.
3. Какую температуру должно иметь абсолютно черное тело, чтобы максимум лучеиспускательной способности ε 0(λ, Т) соответствовал «красной» области спектра видимого излучения?
4. Применим ли закон смещения Винако всем излучающим телам?
5. Начертите график, показывающий распределение энергии в спектре излучения абсолютно черного тела. Как изменится этот график с увеличением температуры?
6. Какие гипотезы использовал Планк при выводе формулы для лучеиспускательной способности абсолютно черного тела?
