Activitatea de laborator №53
Determinarea temperaturii corpului luminos ON
Dimensiunea Albaștri - RELAȚII RED
Obiectiv: Pentru a determina temperatura filamentului într-un bec incandescent folosind legile radiației unui corpuluinegru.
Instrumente și accesorii: 1) bec cu o sursă de alimentare, un ampermetru și voltmetru pentru a controla modul de funcționare. 2) o celulă solară cu vid alimentat, închis într-o incintă etanșă la lumină, cu o fereastră. 3) două filtru detașabil pe cadru mobil înainte de filtrul fereastră.
Conform formulei lui Planck, densitatea spectrală de putere a temperaturii radiatiei corpuluinegru (altfel cunoscut ca puterea emisă) este o funcție de două variabile - lungime de undă X a radiației emise și temperatura absolută T a corpului:
unde C1 = 2πh C 2 1 = 3,74 10 -16 m 2 wați,
h - constanta lui Planck, c - vitezei luminii în vid, K - constanta Boltzmann.
Formula (1), confirmat prin experimente, se arată că, la o temperatură dată, distribuția puterii lungimi de undă ale radiației trebuie să fie exprimate grafic curba cu un maxim la o anumită lungime de undă Amax. asociate temperaturii T, legea de deplasare Wien:
Figura 1 prezintă un exemplu de două astfel de curbe pentru temperaturi diferite T1 și T2. T1 și T2. după cum se poate observa, cu creșterea temperaturii se produce nu numai tanax trecerea spre lungimi de undă mai scurte, așa cum va fi formula (2), dar, de asemenea, o creștere pentru toate lungimile de undă, cu creșterea în porțiunea scurtă decât la lungimi de undă mai lungi. Prin urmare, pentru a determina dacă raportul dintre cele două lungimi de undă, la o temperatură dată, și apoi pentru aceeași lungime de undă, la o altă temperatură, aceasta ar trebui să varieze în mod natural în funcție de direcția de schimbare a temperaturii. De exemplu, dacă lungimile de undă () sunt selectate pe aceeași parte (lungime de undă scurtă) de la cel mai înalt, ca în Fig. 1
cu creșterea raportului dintre temperatura va crește și poate determina monoton temperatura amploarea acestuia. Dacă ambele lungimi de undă selectate în porțiunea vizibilă a spectrului, cel mai mic dintre ele va fi în porțiunea mai scurtă ( „să-l roșu numesc“) în această regiune a spectrului, astfel încât raportul dorit a devenit cunoscut în optica a raportului albastru-roșu, cu toate că alegerea a două culori nu se referă în mod necesar și anume zonele albastre și roșii, și pot fi, în general în afara regiunii vizibile. După cum se știe, noțiunea de corp negru, care absoarbe lumina complet de orice incident lungime de undă pe suprafața sa, este o abstracție, care, în fizica mult. In experiment avem întotdeauna de-a face cu organele de mai mult sau mai puțin diferite de negru absolut. Cu toate acestea, printre ele există organisme gri rare, așa-numitele. electroluminiscente (absorbant și, respectiv) mai puțin de un corp negru la aceeași temperatură, dar la același număr de ori pentru toate lungimile de undă. Pentru astfel de organisme valoarea absolută este mai mică decât corpul negru absolut, dar raportul este aceeași ca pentru un corp negru absolut, astfel încât atât numărătorul și numitorul acestei fracțiuni este redusă în același număr de ori. Prin urmare, metoda de determinare a temperaturii folosind raportul roșu-albastru este potrivit nu numai pentru corp negru absolut, dar pentru corpurile gri.
Printre corpurile gri se referă, în special, lampa cu incandescență cu filament, iar problema acestei lucrări constă în determinarea temperaturii filamentului la diferite valori ale curentului care trece prin filament și provocând încălzirea acestuia. În acest scop, lampa de radiație este trecut succesiv prin filtrul cu două emițătoare în spectrul vizibil este porțiuni foarte înguste ale spectrului: 500 5 nm (albastru) și 720 nm în 5 (roșu închis). receptor de radiație este o celulă de vid cu o caracteristică cunoscută sensibilitate spectrală (). De fapt, aceasta nu se schimba atitudinea. și raportul dintre curenții din forțele de fotocelule pentru aceste două filtre, cu toate acestea, pentru orice fotocurent este proporțională cu curentul de celulă fotoelectrică pentru al fluxului luminos. și, prin urmare, =.
în care - factorul de proporționalitate. Aceasta depinde de lungimea de undă și exprimată prin sensibilitatea fotocelulei. În schimb, putem scrie și deoarece valorile pentru fotocelula sunt cunoscute, iar raportul cunoscut. în cazul nostru, este egal cu 2,17. Astfel, în loc. sau măsurăm. Cu toate că avem nevoie de o valoare. astfel încât valorile măsurate trebuie să fie din nou împărțită în.
Pentru a simplifica determinarea temperaturii respectului roșu-albastru, în această lucrare putem folosi faptul că temperatura firului măsurată în lampa nu poate depăși punctul de topire de tungsten, adică 3400K, iar lungimile de undă, așa cum sa menționat deja, sunt 500 și 720 nm. Prin urmare, produsul cu formula (1) nu poate depăși 10 -2 0,24 mK, și deci exponentul C2 = 1,44 10 -2 mK este sub 6. După cum este de aproximativ 400, atunci numitorul cu formula (1) poate fi înlocuită cu și scrise în formula (1), sub forma:
Astfel, pentru cele două lungimi de undă, la o temperatură constantă T obținem:
Logaritmarea (4) prin substituirea, așa cum sa menționat mai sus, și rezolvarea formulei cu privire la T, obținem:
Cu toate acestea, C 2 = 1,44 10 -2 m K, și, prin urmare, numărătorul este 8800K. Numitorul (vezi mai sus), care au formula (6). Schimbarea semnele numărătorul și numitorul sunt inversate, prezentând în forma și faptul că, la 2,17 este egală cu 0,78, obținem formula finală:
circuitul de setare este prezentat în figura 2. Schema prelucrate în prealabil și nu poate, în nici un caz, sau de schimbare divizat. Înainte de a porni asistentul profesor sau de laborator ar trebui să facă. Acest regim se potrivesc la locul de muncă. În cazul în care ieșirea circuitului de măsurare a pus pe ampermetru pentru a măsura, și voltmetrul, formula de lucru ia forma:
1. rândul său, indicatorul luminos și ampermetru setul pentru un prim mod de funcționare a tabelului menționat pe desktop printr-un reostat.
2. măsurați tensiunea pe fotocelulă V7-27 fotocelulă atunci când sunt iluminate din lampă printr-un filtru albastru pe o scară de 10 V sau 100 V. obținut Valoarea expresiei scrisă ca U.
3. repetă aceeași ca în revendicarea 2, atunci când sunt iluminate lampa fotocelulă printr-un filtru de culoare roșu închis. Valoarea rezultată este scrisă ca U. și de a determina raportul dintre formula (8), pentru a calcula temperatura filamentului.
4. instalați un al doilea mod de lampă. Se determină din nou aceleași măsurători și se calculează de temperatura filamentului.
5. Valorile temperaturii obținute reprezentate grafic temperatură filament prin trecerea curentului prin acesta.
1. ceea ce se numește un corp negru?
2. orice legi de radiații corpuluinegru știi?
3. Care sunt numite corpuri gri?
4. scrie o formulă de calcul a temperaturii și explicate. Ce valori este alcătuită din?
5. Explicați modul în care configurația de încercare?
6. modul în care fotocelula de vid?