ЛАБКА №301 (КФ). Измерение излучения абсолютно твёрдого тела

• Название: Измерение излучения абсолютно твёрдого тела
• Дата: 12.11.2019
• Размер: 0.88 Mb.
• Имя файла: ЛАБКА №301 (КФ).docx
• Тип: Лабораторная работа; #94821
• страница: 5 из 5

V. Порядок выполнения работы.

ВНИМАНИЕ! Максимальная температура печи в процессе измерений должна быть равной 700 – 750 °С. Измерения температуры проводите, начиная примерно с 50 °С и заканчивая максимальной температурой.

1. Получите у преподавателя допуск к выполнению лабораторной работы.

2. Проследите за тем, плотно ли вставлена втулка 6 в гнездо 8 на передней панели модуля.

3. Подайте на измерительное устройство питание, включив тумблер "СЕТЬ" на задней его панели. Дайте измерительному устройству прогреться в течение 5 минут. При этом на индикаторах "°С" и "мВ" должны установиться значения соответственно 000 и 0,00.

4. Установите ручку "Скорость нагрева", расположенную на верхней панели модуля, в положение "MIN".

5. Включите печь с помощью выключателя "СЕТЬ", расположенного на передней панели модуля.

6. Включите вентилятор охлаждения помощью выключателя "ВЕНТ", расположенного на передней панели модуля.

7. Повернув по часовой стрелке ручку "Скорость нагрева", установите ее в положение 3.

8. По мере нагрева печи следите за показаниями термометра. Когда температура практически перестанет расти, запишите в табл. 1 показания милливольтметра и термометра ΔT.

Если температура все-таки будет продолжать расти, но очень медленно, отключите нагрев печи, повернув влево до "MIN" ручку "Скорость нагрева" и запишите в табл. 1 показания милливольтметра и термометра ΔT.

9. Повернув по часовой стрелке ручку "Скорость нагрева", установите ее в положение 3,5 и повторите действия пункта 8. При этом температура печи должна быть больше предыдущего значения. Результаты измерения запишите в табл. 1.

10. Повернув по часовой стрелке ручку "Скорость нагрева", установите ее в положение 4 и повторите действия пункта 8. При этом температура печи должна быть больше предыдущего значения. Результаты измерения запишите в табл. 1.

11. Повернув по часовой стрелке ручку "Скорость нагрева", установите ее в положение 4,5 и повторите действия пункта 8. При этом температура печи должна быть больше предыдущего значения. Результаты измерения запишите в табл. 1.

12. Повернув по часовой стрелке ручку "Скорость нагрева", установите ее в положение 5 и повторите действия пункта 8. При этом температура печи должна быть больше предыдущего значения. Результаты измерения запишите в табл. 1.

13. Повернув по часовой стрелке ручку "Скорость нагрева", установите ее в положение 5,5 и повторите действия пункта 8. При этом температура печи должна быть больше предыдущего значения. Результаты измерения запишите в табл. 1. Максимальная температура печи в процессе измерений должна быть равной 700 – 750 °С. При достижении этих значений температуры печи закончите процесс измерений.

14. Поверните влево до "MIN" ручку "Скорость нагрева". Выключите выключатель "Сеть" модуля.

15. ВНИМАНИЕ! Вентилятор охлаждения должен продолжать работать до полного охлаждения печи, о чем будут свидетельствовать показания термометра. Ориентировочное время охлаждения печи от 800 °С до 200 °С с применением вентилятора составляет 25 – 35 минут.

16. Когда термометр будет показывать комнатную температуру, отключите вентилятор и питание измерительного блока выключателем "Сеть" на задней его панели. 17. Представьте результаты измерений на подпись преподавателю.

Таблица 1.

№№	1	2	3	4	5	6
ℰT , мВ
ΔT, °С

VI. Обработка результатов измерений.

1. Прибавьте к показаниям индикатора температуры температуру в лаборатории и запишите результаты в °С в табл. 2.

Таблица 2.

№№	1	2	3	4	5	6
T, °С
T, К
Φ, мВт
ln Φ
ln T

2. Переведите температуру в Кельвины. Запишите результаты в табл. 2.

3. С помощью калибровочной характеристики найдите для каждого измерения значение светового потока Φ. Запишите результаты в табл. 2. Поток Φ можно приравнять к энергетической светимости отверстия печи.

4. Посчитайте ln Φ и lnT и запишите в табл. 2.

5. Постройте график зависимости ln Φ от lnT. Если излучение печи подчиняется закону Стефана – Больцмана, экспериментальные точки выстроятся по прямой линии. Тангенс угла наклона этой прямой к горизонтальной оси будет равен показателю степени температуры в зависимости мощности излучения от температуры. Найдите с помощью этого графика экспериментальное значение по формуле:



7. Оцените абсолютную погрешность Δ полученного значения , используя формулу



для относительных погрешностей.

8. Запишите экспериментальное значение в виде



и сравните его с теоретическим значением n_теор = 4, вытекающим из закона Стефана – Больцмана. В последнем можно убедиться, прологарифмировав уравнение (10).

9. Сделайте выводы о том, насколько результаты эксперимента подтверждают закон Стефана – Больцмана.

VII. Контрольные вопросы.

1. Что представляет собой тепловое излучение?

2. Что такое энергетическая светимость и в каких единицах она измеряется?

3. Что такое испускательная способность тела и в каких единицах она измеряется?

4. Что такое поглощательная способность тела и в каких единицах она измеряется?

5. Что такое абсолютно черное тело?

6. Каким закономерностям подчиняется излучение абсолютно черного тела?

7. Во сколько раз изменится энергетическая светимость тела при увеличении его температуры в x раз?

8. Во сколько раз при этом изменится высота максимума испускательной способности тела?

9. Каким образом в данной работе измеряется температура печи?

10. Каким образом в данной работе измеряется мощность излучения печи?

11. Как Вы получили экспериментальное значение и его абсолютную погрешность?

12. Какие Вы сделали выводы из сопоставления экспериментального значения с теоретическим?

13. Как можно объяснить расхождения между экспериментальными данными и закономерностями, которым подчиняется излучение абсолютно черного тела?

14. Решили ли Вы предложенную задачу? Какой получили ответ?

Рекомендуемая литература.

1. И.В. Савельев. Курс общей физики. Том 3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Изд-во "Лань", – 2007.

2. И.Е. Иродов. Физика макросистем. Основные законы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, – 2006.

3. Н.П. Калашников, М.А. Смондырев. Основы физики. Том 2. Изд-во "Дрофа", – 2004.

4. С.Г. Калашников. Электричество. М.: Физматлит, - 2004.

5. А.Г. Чертов, А.А.Воробьев. Задачник по физике. М.: Физматлит, - 2007.