Определение постоянной Стефана-Больцмана

Цель работы: изучить закон Стефана-Больцмана и определить константу

Приборы и принадлежности: оптический пирометр, источник питания, кинолампа с исследуемым телом (нитью).

В данной работе изучается закон Стефана-Больцмана. В качестве исследуемого тела используется вольфрамовая нить кинолампы. Ее температура определяется при помощи пирометра с исчезающей нитью. Пределы измерения температуры зависят от модификации прибора (до 2000 °С или 3200 °С).

Оптический пирометр состоит из зрительной трубы (рис. 2), в фокусе которой находится эталонная лампа накаливания L, с дугообразной нитью. С помощью объектива "О" можно фокусировать лучи, идущие от исследуемого объекта, расположенного достаточно далеко.

Можно считать поэтому, что в фокальной плоскости объектива изображение исследуемой поверхности накладывается на нить лампы накаливания L . Наблюдая через окуляр "ОК", регулируют реостатом накал нити до тех пор, пока она не исчезнет на фоне изображения тела. В этом случае яркости нити и изображения исследуемого тела в спектральном участке , пропускаемом светофильтром "С", совпадают между собой. Равенство яркостей нити и изображения исследуемого тела означает равенство их испускательных способностей (в интервале ). Предварительной градуировкой при наблюдении искусственного АЧТ установлено, каким температурам соответствует сила тока в нити пирометра в момент совпадения яркостей нити и изображения АЧТ. Поэтому получаем возможность судить, какой температуре АЧТ соответствует излучение наблюдаемого тела.

Ели бы наблюдаемое тело было абсолютно черным, то найденная температура тела была бы его истинной. Так как наблюдаемое тело не является абсолютно черным, то эта температура представляет собой температуру .такого абсолютно черного тела, которое имеет в наблюдаемом участке спектра яркость, одинаковую о яркостью излучаемого тела, температура которого (она называется яркостной температурой). Переход от яркоотной к истинной температуре Т можно сделать расчетным или графическим способом (в даннной работе предлагается последний).Схема установки приведена на рис. 3. Объектом исследования является вольфрамовая нить кинолампы Л, температура которой может регулироваться реостатом R . При помощи амперметра и вольтметра измеряются ток и напряжение на зажимах лампы. Температура нити лампы измеряется оптическим пирометром ОП, в котором сравниваются излучение исследуемого раскаленного и абсолютно черного тела в данном спектральном участке. Для изменения пределов измерения температур пирометр имеет светофильтры, включаемые и выключаемые головкой специального винта.