Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра фізики
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Фізика
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Вивчення законів теплового випромінювання чорного тіла та перевірка закону Стефана-Больцмана та інваріантності відношення для світіння вольфраму
Інструкція до лабораторної роботи № 4/41
для студентів І-ІІ курсів,
котрі вивчають курс «Загальна фізика»
Затверджено
на засіданні кафедри фізики.
Протокол
Львів-2008
УДК 53 (076.5)
Л125
ББК 22.3я73
Усі права автора застережені у відповідності до чинного законодавства. Передрук частинами та повністю і без згоди на то автора заборонений.
Вивчення законів теплового випромінювання чорного тіла та перевірка закону Стефана-Больцмана для світіння вольфраму. Інструкція до лабораторної роботи №4/41ля студентів І-ІІ курсів, котрі вивчають курс «Загальна фізика» / Укладач: П.С.Кособуцький.–Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”,2008.– с.
Укладач Кособуцький П.С., д-р фіз.–мат.наук, проф.
Відповідальний за випуск Кособуцький П.С.,
д-р фіз.–мат.наук, проф.
Рецензенти Ільчук Г.А., д-р фіз.–мат.наук, проф.
Скульський М.Ю., д-р фіз.–мат.наук, проф.
Чигінь В.І., д-р фіз.–мат.наук, проф.
Лабораторна робота №4/41 розроблена взамін лабораторним роботам №4 “Визначення сталої Стефана-Больцмана” та №41 “Вивчення випромінювальної здатності вольфраму“, що описані в навчальному посібнику Рудка М.М., Лопатинський І.Є., Юр’єв С.О., Зачек І.Р., Лосик М.І., Габа В.М. Лабораторний практикум з фізики. Частина ІІІ. Оптика та атомна фізика. Львів. Видавництво НУ”ЛП”,2006 р., хід виконання яких фізично некоректний. Відповідне обгрунтування подане в методичній розробці” Теплове випромінювання нагрітих тіл . Теоретичні відомості, фізичний практикум розв’язування задач, лабораторної роботи та тестів ”.
Мета роботи: Вивчити закономіність теплового випромінювання чорного тіла та експериментально перевірити закон Стефана-Больцмана для світіння вольфрамової спіралі
Прилади та знаряддя: ПК, пірометр, лампа розжарення
1.Короткі теоретичні відомості*)
Носіями теплового випромінювання є електромагнітні хвилі з довжиною від долей мікрона до сотні метрів. Історічно, електромагнітні хвилі поділили на такі види:
Довжина хвилі,
Тип випромінювання
Космічне
промені
Х-промені
Ультрафіолетове
Видиме
Теплове (інфрачервоне)
Радіохвилі
--------
*)На веб-сторінці WWW:kosobutskyy.ho.com.ua розміщений електронний курс загальної фізики
В принципі, ніякої відмінності між цими випромінюваннями нема, за вийнятком того, що чим менша довжина хвилі, тим чіткіше проявляються його квантові властивості.
1.1. Основні характеристики теплового
випромінювання
Кожне тіло, температура якого відмінна від нуля , випромінює електромагнітні хвилі, яке називається тепловим або температурним. Теплове випромінювання є наслідком хаотичного теплового руху атомів та молекул, що призводить до флуктуації зарядів, і виникаає за рахунок зміни їх енергії, тому залежить від температури. Таке середовище здатне також поглинати енергію.
Теплове випромінювання – це випромінювання нагрітими тілами електромагнітних хвиль за рахунок зміни їхньої внутрішньої енергії.
Випромінюючи, тіло охолоджується. Щоб його температура залишалась незмінною, треба поповнювати енергію тіла. Якщо її втрата компенсується поглинанням тілом
енергії, то таке випромінювання називається рівноважним. Це єдиний рівноважного випромінювання і лише йому можна приписати температуру, що дорівнює температурі тіла.
Інтенсивність та спектральний склад рівноважного випромінювання визначаються температурою тіла, хімічним складом та його агрегатним станом. Теплове випромінювання має неперервний
спектр, тому за ним не можна визначити хімічний склад тіла. Це можна зробити з аналізу довжин хвиль лінійчатого спектру.
а. Об’ємна густина енергії та випомінювальна і поглинальна здатності нагрітого тіла
1. Об’ємна густина енергії – це енергія випромінювання, яким наповнений одиничний об’єм простору при рівномірному наповненні або нерівномірному .
2. Спектральна густина енергії випромінювання чи дорівнює енергії одиничного об’єму випромінювання із одиничного спектрального інтервалу частоти чи довжини хвилі: , звідки .
б. Випромінювальна здатність нагрітого тіла
Випромінювальна здатність поділяється на спектральну та інтегральну. Спектральна випромінювальна здатність або дорівнює кількості променевої енергії , що випромінюється протягом одиниці часу з одиниці площі поверхні нагрітого тіла в інтервалі частот від до чи довжин хвиль від до в одиниці тілесного кута (рис.1). Зв’язок між величинами і має вигляд.
Інтегральна випромінювальна здатність або енергетична світність обчислюється як інтеграл .
в. Поглинальна здатність нагрітого тіла
Спектральна , що чисельно дорівнює частці поглинутої енергії від тої , що переноситься електромагнітними хвилями з довжинами хвиль від до за одиницю часу на одиницю площі поверхні тіла. Інтегральна виражається як інтеграл .
г. Чорне і нечорне тіло
Поняття про абсолютно чорне тіло (а.ч.т.) ввів в 1860 р. Кірхгоф і є головним при вивчення законів теплового випромінювання. За означенням, до а.ч.т. відносяться такі тіла, випромінювання яких не залежить від їх фізичних і хімічних властивостей, складу, а залежить лише від температури. Воно повністю поглинає випромінювання довільної довжини хвилі і температури , тобто поглинальна здатність , тому таке тіло назване абсолютно чорним. Спектральна випромінювальна здатність а.ч.т. позначається як . Інтегральна випромінювальна здатність а.ч.т. дорівнює інтегралу залежить лише від температури .
У природі абсолютно чорних тіл не існує. До них наближається сажа, для якої у видимій ділянці спектру , що зумовлює її чорний колір. Однак сажу також не можна вважати а.ч.т., так як в інфрачервоній ділянці спектру її поглинальна здатність зменшується.
Тіло, для якого , називається нечорним. Нечорне тіло, поглинальна якого здатність не залежить від довжини хвилі
, а залежить лише від температури, матеріалу та стану поверхні, називається сірим або абсолютно сірим. Для сірого тіла розподіл енергії в спектрі теплового випромінювання такий же як в а.ч.т., лише з меншою амплітудою випромінювання в разів (рис.1). Тому для нього застосовуються ті ж самі закони теплового випромінювання, що й для абсолютно чорного.
Відношення енергетичних світностей нечорного нагрітого тіла і абсолютно чорного при цій же температурі = ще називається коефіцієнтом сірості або ступінню чорноти . Він, як поглинальна здатність, залежить від температури, матеріалу та стану поверхні*). Тіла, для яких =0, не випромінюють і не поглинають електромагнітних хвиль, а повністю їх відбивають. Нагадаємо, що коли відбиття їх відбувається за законами геометричної оптики, то воно називається дзеркальним, а якщо ні – дифузним.
Рис.1
Для сірих тіл рівність має місце не лише при температурі рівноваги (закон Кірхгофа) у випадку променеобміну між тілами з різними температурами. Для них ступенем чорноти фактично є середнє значення поглинальної здатності нечорного тіла значення якого залежить від природи самого тіла, фізичного стану світної поверхні та температури. Так, для вольфраму при ,a при , тоді як для нікелю порядку
---------------
*) Для визначення сталої Стефана-Больцмана (13( використовується світіння окалини нікелю, яке наближається до світіння а.ч.т. Для нікелю поглинальна здатність менша за одиницю, стала в досить широкому діапазоні довжин хвиль і залежить лише від стану поверхні.
, а для окисленого нікелю – , якщо окислення проводилось при температурі до *).
Тіло, для якого поглинальна здатність дорівнює нулеві , відносять до білого. Прикладом його може бути білий сніг або високогогатунку біла крейда.
1.2. Закони теплового випромінювання чорного тіла
а. Закон Кірхгофа
Кірхгоф в 1859 р.розглянув умову балансу енергій між двома площинами, що оточені ідеально відбиваючою значно більшої площі площиною встановив, що:
При тепловій рівновазі відношення спектральної випромінювальної здатності нагрітого тіла до його поглинальної здатності не залежить від природи тіла є універсальна функція від довжини хвилі та температури. Для а.ч.т. =1, тому універсальна функція Кірхгофа для нього дорівнює . Спектральна випромінювальна здатність пов’язана з спектральною густиною енергії
залежність
або , (1)
де швидкість світла у вакуумі.
б. Закон Стефана – Больцмана
В 1879 р. Стефан експериментально встановив, що інтегральна випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла
-----------
*)Справочник машиностроителя.Т.2, М.: Машиностроение, 1955.
пропорційна четвертому ступеню його абсолютної температури:
=, (2)
де - стала Стефана – Больцмана.
Інтегральна випромінювальна здатність виражається через потужність випромінювання як , де площа випроміюючої поверхні, тому = і повна енергія теплового випромінювання дорівнює , а якщо температура тіла змінюється з часом, то . Якщо а.ч.т. випромінює в середовище з температурою , то це середовище само є додатковим джерелом випромінювання. Тому потужність, що витрачається на випромінювання досліджуваного тіла зменшується і в законі Стефана-Больцмана це враховується у вигляді різниці:
. (3)
в. Закон зміщення Віна
Розвиваючи далі теоретичні дослідження Больцмана, Він, спираючись на термодинамічні міркування та принцип Доплера-Фізо встановив, що:
В нормальному спектрі випромінювання чорного
тіла за умови зміни температури кожна довжина хвилі зміщується так, що добуток температури на довжину хвилі залишається сталим
або
Перехід від кривої випромінювання при одній температурі до відповідної при відбувається шляхом множення кожної абсциси на , а ординати на . Для довжини хвилі максимуму випромінювальної здатності закон зміщення записується так:
(4)
де - стала Віна, а для амплітуди
. (6)
Закон зміщення Віна дозволив передбачити, що функція спектральної випрпомінювальної здатності а.ч.т. повинна мати вигляд
, (7)
символ довільної функції. Важливо, що в неї входить добуток . Цей загальний вираз включає в себе закон Стефана-Больцмана. Дійсно, == . Він отримав й іншу формулу:
. (8)
У порівнянні з відомою формулою Планка, ця формула Віна значно простіша у практичному застосуванні.
г. Закон випромінювання Планка
Планк відмовився від класичної ідеї про безперервність процесу випромінювання енергії мікроскопічними осциляторами, а запропонував цілком нову таку гіпотезу:
Aтомні осцилятори випромінюють енергію дискретними порціями , які називаються квантами, мають енергію , де стала Планка, що дорівнює . Ідея про кванта дала змогу Планку обгрунтувати аналітичний вираз функції Кірхгофа для випромінювання а.ч.т., що найкраще узгоджувалась з експериментальною ізотермічною кривою:
, (9)
де – безвимірна координата. Отже, Планк допустив, енергія випромінюється та поглинається квантами, тобто порціями.. Однак, признати, що саме випромінювання складається з квантів, Планк так і не зміг. Це зробив Ейнштейн.
Співвідношення, що одержуються з формули Планка та зв’язок між сталими. Запишемо формулу Планка у вигляді , і - сталі, що називаються першою та другою сталими виппормінювання.
Продиференціювавши функцію Планка одержимо рівняння у вигляді , в якому зробивши заміну змінних , в іншому , що має розв’язок : . В максимумі значення випромінювальної здатності дорівнює: . Зв’язок між сталими такий: , тому .
В координатах ,, графік називається логарифмічною ізохроматою. Нею є пряма, тангенс нахилу якої в рівнянні дорівнює коефіцієнту , що перетинає вісь ординат на висоті , якщо покласти .
Гграфіки функції Планка для спектральної густини енергії чорного випромінювання в інтервалі довжин хвиль і межах температур приведені на рис.2. Вони чітко ілюструють асиметрію форм спектральних контурів, наявність різкого максимуму та закон зміщення Віна.
Рис.2
1.3. Випромінювання нечорного тіла. Метод розжареної електричним струмом металевої нитки
Нечорним називається тіло, коефіцієнт поглинання якого менший одиниці. Тіло, для якого ступінь чорноти не змінюється з довжиною хвилі називається сірим. Для сірого закон Стефана-Больцмана записується у вигляді
. (10)
Тому, для чорного і сірого тіла спектральне положення максимумів випромінювальної здатності співпадають, тоді як їх спектри відрізняються лише амплітудами.
Експериментально встановлено, що інтегральна світність нагрітих металів описується залежністю
, (11)
де – коефіцієнт, значення якого визначається родом металу. Із збільшенням температури і залежність (1) наближається до закону випромінювання а.ч.т.
Множник – виражає інтегральний коефіцієнт поглинання:
=. (12)
Прологарифмувавши (12) одержимо, що коефіцієнт
. (13)
Отже, при високих температурах з певною похибкою можна зробити заміну і закон Стефана-Больцмана подати у вигляді, що характерний для світіння сірого тіла
. (14)
Люммер і Курльбаум ще в 1898 р. показали, що інтегральні випромінювальна здатність нечорного тіла і його температура можуть бути пов’язані між собою більш загальним співвідношенням
, (15)
звідки ступінь чорноти дорівнює
. (16)
Пізніше Вортінг встановив, що для вольфраму до температури розжарення між інтегральною випромінювальною здатністю та його температурою справджується зв’язок
, (17)
де множник актуальний, якщо залежність (17) вихиляється від прямовидної.
Метод розжареної елеектричним струмом металевої нитки. Поширеним в пірометрії є метод розжареної електричним струмом металевої нитки . Запропонований він був Вортінгом в 1921 р. Суть цього підходу полягає в тому, що коли нагрвати металеву дротину електричним струмом у вакуумі, то вся електрична енергія, що введена в металеву спіраль, переходить у випромінювання і вираз для електричної потужності можна записати як
. (18)
Однак, якщо розжарену електричним струмом металеву нитку оточує вакуум, то можна знехтувати втратою тепла завдяки теплопровідності. Тому для вакуумних ламп електрична потужність буде дорівнювати
, (19)
де температура навколишнього середовища або приймача випромінювання. Переважно вона нижча, ніж температура рохжареної спіралі, тому
. (20)
Отже, якщо залежність (20) виконується, то відношення приростів , що визначає нахил прямої є сталим і дорівнює .
Величини і в загальному залежні від температури. Однак у вузькому інтервалі температур ці зміни незначні, тому доцільніше аналізувати відношеня
, (21)
яке, прологарифмувавши , дає можливість визначити показник як
. (22)
Як випливає з формули (10), для даного випромінюючого тіла відношення
. (23)
є інваріантом, що підлягає експериментальній перевірці.
1.4. Яскравістна, радіаційна та кольорова
температури
Нагадаємо, що коли випромінююче тіло абсолютно чорне, то температура в законі = називається істинною або дійсною чи термодинамічною . Якщо тіло не чорне, то визначена температура не дійсна, а кольорова.
Оскільки випромінювання не чорного тіла не визначається повністю його температурою, то для практичної характеристики випромінювання вводять деяку фіктивну температуру, наприклад яскравіснту та кольорову. В загальному, для опису стану нагрітого тіла за закономірностями випромінювання, вводять яскравісну або чорну , радіаційну або енергетичну та кольорову температури.
Яскравістна температура. Яскравістна температура нагрітого тіла дорівнює такій температурі чорного тіла, при якій спектральна яскравість чорного тіла дорівнює спектральній яскравості цього тіла. В загальному, вона визначається з закону Планка і використовується в пірометрії космічних джерел випромінювання (Сонце, зорі, газові туманеності і тощо) та в оптичній пірометрії видимого діапазону на довжині хвилі . Істинна і яскравістна температури повязані між собою формулою
. (23)
Оскільки коефіцієнт чорноти менший одиниці, то завжди . Яскравістна температура виміряна в різних ділянках спектра неоднакова, навіть у випадку сірого тіла. Вона також вимірюється за допомогою пірометра з зникаючою ниткою.
Радіаційна температура.Температура, при якій інтегральна випромінювальна здатність не чорного тіла дорівнює інтегральній випромінювальній здатності а.ч.т., називається радіаційною і дорівнює . Радіаційна температура вимірюється за допомогою пірометра. Істинна і радіаційна температури для реального тіла позв’язані між собою таким співвідношенням і . Так для вольфраму , тому при радіаційній температурі істинна буде дорівнювати . Чим вища температура нагрітого тіла, тим ближче наближається радіаційна температура до істинної. Однак, це не означає, що а.ч.т. при температурі було б таким якісним джерелом світла, як і вольфрам при температурі . Чорне тіло при температурі у всьому спектральному діапазоні має ту ж енергетичну світність, однак значно меншу інтенсивність у видимій ділянці спектру , ніж вольфрамове джерело при температурі .
Кольорова температура. Це такий параметр, який наближено описує відносний розподіл яскравості випромінювання у видимій ділянці спектру нагрітих тіл, що не значно відрізняються від сірих. Кольорова та істинна температури пов’язані між собою співвідношенням
, (24)
де довжини хвиль беруть значення і . Кольорову температуру теж вимірюють оптичним пірометром.
Для нечорних тіл, за вийнятком сірих, таких як вугілля, окисли, деякі метали, визначення температури за положенням максимуму в спектрі, згідно закону Віна, взагалі кажучи не має фізичного змісту, оскільки для них розподіл енергії за частотами випромінювання відрізняється від планківського. Тому ця температура швидше є умовним параметром, що свідчить про ступінь нагріву несірого тіла.
1.5. Пірометрія*) теплового випромінювання
Відомо, що опромінювальна здатність точковим джерелом поверхні змінюється обернено пропорційно до квадрату відстані, що ще встановив Кеплер. При граничному переході до безмежно великого джерела опромінювальна здатність від відстані не залежить. Саме на цій закономірності побудований принцип вимірювання температури за допомогою пірометрії. Тіло, температура якого вимірюється пірометром, повинно знаходитись в рівновазі і мати коєфіцієнт поглинання, максимально наближений до одиниці.
Методи вимірювання температури, що базуються на законах Стефана-Больцмана та Віна , покладені в основу оптичної пірометрії,
а самі прилади називаються пірометрами випромінювання. Вони бувають двох видів: радіаційні або сумарні і оптичні.
Радіаційний пірометр вимірює температуру за інтегральною випромінювальною здатністю нагрітого тіла, використовуючи для цього закон Стефана–Больцмана. В ньому світна поверхня проектується за допомогою лінзи на приймач з термостовпчика чи болометра. Ним може бути платинова чи висмутова фольга з зачорненою поверхнею (так звана платинова чи висмутова чорнота , яка в найбільш широкому діапазоні довжин хвиль від видимого до має коефіцієнт поглинання ), щоб випромінювання поглиналось повністю. У фольгу також закладені гарячі спаї батереї послідовно сполучених термопар. Під дією падаючого теплового випромінювання фольга нагрівається, що призводить до виникнення термоерс між холодними і гарячими спаями термопари. Визначаючи енергію, що поглинається пірометром, з закону Стефана-Больцмана визначають температуру абсолютно
-------------
*) Оптична пірометрія виникла у Франції (ле-Шателє, 1892 р.) ще задовго до встановлення основних законів теплового випромінювання чорного тіла.
чорного тіла. Радіаційні пірометри найбільш чутливі, однак найменш точні
Оптичні пірометри поділяють на два основні типи: пірометр із зникаючою ниткою або яскравістний і пірометр Ваннера. Яскравістний пірометр має найбільшу точність вимірювання температури в діапазоні . Фізичний принцип їх дії базується на порівнянні інтенсивностей світла, що випромінюється, з
одної сторони джерелом, температуру якого вимірюють, та з іншої сторони інтенсивності випромінювання фотометричної лампи розжарювання. Вимірювання переважно провадяться в області . Попередньо пірометр градуюється за світінням а.чт., тобто встановлюється, при якій силі струму в лампі вона випромінює в області як а.ч.т. при цій же температурі.
Кольорові пірометри працюють в оптичному діапазоні. За їх допомогою визначають відношення яскравостей свічення в двох областях синій і червоній . Шкала кольорового пірометра проградуйована в і він показує кольорову температуру. Кольорові пірометри менш точні і більш коструктивно складніші, ніж яскравістні.
В пірометрі Ваннера фотометричне порівняння обох інтенсивностей проводиться в поляризованому світлі, яскравість якого змінюється шляхом повороту поляризаторів. Оскільки кут повороту пов’язаний з температурою вимірюваного тіла, то для градуювання такого пірометра використовують лише одну температурну точку.На відміну від інших методів вимірювання температури , в оптичній пірометрії відсутній прямий контакт із нагрітим тілом. Це дозволяє вимірювати дуже високі температури, понад .
2. Хід виконання лабораторної роботи
Завдання 1.
Вивчити закономірності випромінювання абсолютно чорного тіла
1.В інтервалі довжин хвиль від до побудувати графіки спектральної густини енергії випромінювання для визначених викладачем значень температур , обчислити значення добутків для заданого інтервалу температур і дати фізичне тлумачення одержаного результату.
2. Для заданих значень температур, визначити ширину смуги на її піввисоті (рис.2) і побудувати графік залежності спектральної ширини контура випромінювання на піввисоті від температури та охарактеризувати вид цієї залежності і пояснити.
Рис.2
3. За формулою , де (рис.2) обчислити значення параметра асиметрії функції Планка для трьох значень висот відносно її максимального значення :, , .
4. Побудувати графік відношення площ для трьох температурт та оцінити вигляд графічної залежності від температури.
5.Побудувати графік залежності інтегральної
випромінювальної здатності від температури.
6. Сформулювати основні висновки
Завдання 2
Перевірити закон Стефана-Больцмана та інваріантність
відношення для світіння вольфраму
Хід виконання.
1.Ознайомитись з інструкцією роботи з пірометром.
2.Визначений викладачем інтервал потужностей електричного струму крізь вольфрамову спіраль електричної лампи розділити на 10 частин і для них зробити відповідні вимірювання пірометром яскравістної температури .
3. За формулою (, ) обчислити істинні температури для досліджуваному інтервалі температур і побудувати графік залежності та порівняти з відповідними з рис.Д2. Залежність взяти з рис.1Д.
4. Використовуючи з рис.Д1 значення для інтегральної полнальної здатності вольфраму , за формулою побудувати графік залежності .
5. З формули обчислити значення сталої Стефана-Больцмана , її середнє значення. Покласти, що , де значення площі випрпомінювальних поверхонь вольфрамової нитки для електричних ламп різної потужності, взяти з таблиці 1.
6. За формулою обчислити показник для відношень експериментальних параметрів і дійсних температур для послідовних значень і . Побудувати графік у вигляді усередненої прямовидної прямої, що паралельна вісі абсцис та визначити середнє арифметичне значення та абсолютну і відносну похибки.
7. Використовуючи паспортизовані значення площ поверхонь вольфрамових спіралей ламп розжаренян (таблиця 1), обчислити та побудувати графік зміни інтегральної випромінювальної здатності від температури та порівняти його з відповідним з рис.Д1.
Продемонструємо алгоритм виконання п.7. В таблиці 2 подані експериментальні значення потужностей електричного струму крізь вольфрамову спіраль (перша колонка), для кожного з яких пірометром із зникаючою ниткою виміряні яскравістні температури (друга колонка) і обчислені дійсні температури (третя колонка).
Для відношень індексів вимірювань 1/2, 1/3, 1/4, 2/3, 2/4 і 3/4, 4/1, 4/2, 4/3 обчислені значення зведені в останні три колонки, звідки середнє арифметичне значення (3.
Таблиця 1
Таблиця 2
Результати обчислень за формулою показані також в графічному вигляді на рис. 3. Тут вздовж горизонталі відкладені відношення потужностей з індексами вимірювань1/2, 1/3, 1/4, 2/3, 2/4 і 3/4, 4/1, 4/2, 4/3 обчислені, а пунктирною лінією проведено усереднення, звідки (((2.3.
Рис.3
Щоб обчислити сталу , необхідно в однаковому масштабі вздовж вісей, побудувати графік залежності від , потім визначити значення десяткового логарифму , що відповідає мінімальному значенню потужності нагріву вольфрамової
спіралі електричним струмом і з рівняння обчислити добуток .
8. В досліджуваному інтервалі температур розжарення вольфрамової нитки, за фомулою обчислити значення сталої Стефана-Больцмана, використовуючи значення з рис.Д1 і порівняти її з довідниковим значенням та обчисленим за п.5
9. Для електричної лампочки з відомою площею поверхні спіралі побудувати графік відношення і зробити висновок про інвартність його та міру відхилення від твердження (23).
Контрольні питання
1. Що таке теплове випромінювання?
2. Чим визначається інтенсивність і спектральний склад теплового випромінювання?
3.Що таке спектральна випромінювана і понглинальна здатності?
4. Що таке енергетична світність?
5. Яке тіло називається абсолютно чорним, сірим та білим?
6. Сформуювати закони теплового випромінювання
7. Дати означення температур нагрітого тіла на підставі
використовуваних в пірометрії законів теплового випромінювання.
Додаток
Рис.Д1. Ізохроми від істинної температури інтегральної випромінювальної здатності (2( і середньої поглинальної здатності (16( вольфраму
Рис.Д2. Ізохроми від істинної температури , яскравістної , кольорової та радіаційної температур (16( вольфраму
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
Зисман Г.Д., Тодес О.М. Курс общей физики. Т.ІІІ, М:Наука,1963 г.
Рибо Г.. Оптическая пирометрия.–М.-Л.:ГТТИ,1934.
Поль В. Оптика и атомная физика.– М.:Наука, 1966.
Борбат А.М., Горбань И.С., Охрименко Б.А. и др. Оптические измерения.–К:Техніка,1967
Яворський Б.М. Детлаф А.А.. Курс фізики. Т.3.– Київ: Вища школа, 1973.
Оптика и атомная физика: Лабораторный практикум по физике. Под ред.Солоухина Р.И. Новосибирск, 1976.
Фізичний практикум: В 2-х ч. / За ред.В.П.Дущенка.–К.:Вища школа. 1983.
Савельев И.В. Курс физики.Т.3. – М.: Наука, 1986.
Білий М.І., Скубенко А.Ф. Загальна фізики. Оптика. . –К: Вища школа, 1987.
Кучерук І.М., Дущенко В.П. Андріанов В.М. Обробка результатів фізичних вимірювань. –К: Вища школа, Головне видавництво, 1988.
Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа,1990.
Кучерук І.М., Дущенко В.П. Загальна фізика. Оптика. Квантова фізика. –К: Вища школа, 1991.
Загальна фізика. Лабораторний практикум./ За заг. ред. І.Т.Горбачука.–К.:Вища школа, 1992.
Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики. Т.ІІІ. К: Техніка, 1999.
Остафійчук Б.К., Рувінський М.А., Яцура М.М. Фізичний лабораторний практикум. Оптика. Івано-Франківськ:Плай, 2000.
Оптика и атомная физика:Лабораторный практикум по физике. Под ред.Солоухина Р.И. Новосибирск, 1976.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора