 |
Экспериментальная часть
|
|
|
|
В данной работе наблюдается излучение вольфрамовой нити лампы накаливания. Для вольфрама согласно закону Кирхгофа
,
поэтому
. (1)
Измерение температуры излучающих тел осуществляется с помощью пирометров – приборов для измерения температуры бесконтактным методом по интенсивности их теплового излучения. Пирометры подразделяются на три основные группы: радиационные, яркостные и цветовые.
В данной работе используется яркостный пирометр с исчезающей нитью, сравнивающий излучение вольфрамовой нити лампы накаливания с излучением абсолютно черного тела на одном и том же фиксированном узком участке спектра от w до w + Dw. Наблюдая в окуляр совмещенные в одной плоскости изображения светящейся спирали и нити накала пирометра (см рис.), с помощью реостата подбирается такой накал нити пирометра, чтобы ее яркость совпала с яркостью изображения спирали. В этом случае нить «исчезает», т.е. становится неразличимой на фоне изображения спирали. Прибор проградуирован так, что показывает значение температуры Т * абсолютно черного тела, излучающего на длине волны l = 660 нм так же, как излучает исследуемая спираль в данных условиях.
Для определения температуры Т спирали необходимо сделать пересчет. Для абсолютно черного тела
. (2)
При одинаковой яркости спирали лампы и нити пирометра будут одинаковыми и энергетические светимости в заданном интервале частот. Используя условие 
(объясните, почему оно выполняется) и, приравнивая энергетические светимости (1) и (2), получаем
, (3)
где 
- яркостная температура (температура, определяемая с помощью нити пирометра, прокалиброванной по излучению абсолютно черного тела); 
1,438×10-2 (м×К); l = 660 нм - длина световой волны (средняя длина волны, пропускаемая светофильтром); 
- температура вольфрама; 
= 0,43 - поглощательная способность вольфрама в исследуемом диапазоне температур.
|
|
|
Выполнение работы
Изменение яркости свечения лампы накаливания осуществляется регулировкой напряжения питания с помощью ручки регулировки на стенде (рис.1). Напряжение нити и ток через нее измеряется вольтметром и амперметром. Это позволяет подсчитать подводимую мощность 
.
Рис 1. Передняя панель установки
Яркость свечения нити пирометра регулируется вращением кольца-движка потенциометра, расположенного под окуляром прибора. Сила тока измеряется амперметром пирометра, шкала которого проградуирована в градусах Цельсия. Имеется два диапазона изменения температуры: 700 -1400 °C и 1200 - 2000 °С. Для перехода на второй диапазон на пути света от лампы накаливания ставится светофильтр (нажатием и поворотом кнопки, расположенной за шкалой амперметра). С помощью двух выдвижных тубусов (со стороны окуляра и объектива пирометра) обеспечивается фокусировка изображения нитей.
При достаточно высокой температуре практически вся подводимая мощность рассеивается через излучение и пропорциональна энергетической светимости R ~ Tn спирали. Поэтому
Р = ВТn,
где В – константа.
Отсюда следует, что
ln P = n ln T + ln B.
Это уравнение прямой в логарифмических координатах.
По результатам измерений постройте график зависимости ln P от 
и найдите величину n как угловой коэффициент этого графика. Оцените погрешность полученной величины.
Литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Астрель, АСТ. 2003 – кн.5, Гл. 1
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. - М.: ФИЗМАТЛИТ МФТИ 2002 - Гл. X.
|
|
|
