Измерение и обработка результатов. 1. Включите установку и подайте на лампу напряжение 50 В (лампа начинает излучать свет)

1. Включите установку и подайте на лампу напряжение 50 В (лампа начинает излучать свет).

2. Установите белую нулевую отметку на поворотном кольце реостата против такой же отметки на корпусе пирометра (стрелка прибора при этом должна стоять на нулевой отметке шкалы).

3. Поворотом кольца реостата по часовой стрелке измените накал нити фотометрической лампы так, чтобы цвет нити приблизительно совпадал с цветом нити лампы накаливания. Взявшись рукой за накатанный конец трубки окуляра, медленно перемещайте его вдоль оси до тех пор, пока нить фотометрической лампы не будет видна совершенно отчетливо.

4. Введите в поле зрения красный светофильтр, который пропускает узкую полосу спектра сl = 6,5 × 10^{-7 м. Ослабляющий светофильтр должен быть введен. Поворотом кольца добейтесь, чтобы средний участок нити фотометрической лампы слился с фоном раскаленного тела. Произведите отсчет температуры в градусах Цельсия по шкале больших температур. Данные измерений занесите в таблицу 1.}

5. После окончания измерений поворотом кольца установите стрелку пирометра на минимум.

6. Установите поочередно синий и зеленый светофильтры перед выходным излучением лампы накаливания. Измерьте значения фототоков и . Измерения проведите для пяти значений U. Данные измерений занесите в таблицу 1.

7. Рассчитайте истинную температуру Т_ист. нити накаливания по формуле

,

где С = 1,432 × 10^{-2 м}×К; l = 6,5 × 10^{-7 м - средняя длина волны спектрального участка, пропускаемого светофильтром пирометра; Т}_n - измеренная яркостная температура, В - коэффициент (для вольфрама в области температур Т = 900 - 2000° он равен 0,45, следовательно lnB = ln 0,45 = - 0,8).

8. Найдите мощность, излучаемую с 1 м² поверхности нити лампы при измеренных температурах по формуле

,

где U - напряжение на лампе накаливания, I - соответствующее значение силы тока, площадь поверхности нити лампы S = 0,88 × 10 ^-4 м².

9. По формуле Стефана-Больцмана

,

где s = 5,67 × 10^-3 Вт/(м² × К⁴) - постоянная Стефана-Больцмана, найдите значение R_eдля полученных в опыте значений Т_ист. . Данные вычислений занесите в таблицу 1.

Таблица 1.

№	U, В	I, А	t,0С	Тn	Тист.,К	Р, Вт/м2	Re , Вт/м2
1.

10. Постройте график зависимости .

11. На тех же координатных осях постройте график зависимости .

При выборе масштаба осей графика поступите следующим образом: если значения , рассматриваемые в работе, лежат в пределах (27 - 8,5)×10 ^-4 , а значениеR для этих температур находится в пределах (25 - 18) × 10 ^-4 , то на оси абсцисс в качестве нуля возьмите 8 (минимальное значение), а за конечное значение - 27 (максимальное).

12. Для проверки закона Вина найдите отношение фототоков и постройте график зависимости

.

13. Сравните графики и данные, полученные в опыте, с теоретическими данными.

П р и м е ч а н и е :

По закону Вина максимум спектральной плотности энергетической светимости с повышением температуры смещается в сторону более коротких длин волн. В этом случае соотношение r_n,T для нити лампы при переходе от красной части спектра к синей (или от зеленой к синей) будет возрастать с повышением температуры. Величина фототоков в цепи фотоэлемента пропорциональны r_n,T, поэтому в данной работе

заменяется

Контрольные вопросы

1. Почему тела при нагревании излучают энергию?

2. Что называется абсолютно черным телом? Какие тела можно рассматривать как абсолютно черные?

3. Подтверждают ли результаты данной работы законы Стефана-Больцмана, Вина, Кирхгофа?

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982. т.3

2. Майсова Н.М. Практикум по курсу общей физики. М.: Высшая школа, 1970, раб. 69