Изучение закона Стефана-Больцмана и определение постоянной Планка. Фетисов И.Н. - 1 стр.

          Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
                                    И.Н. Фетисов
                ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СТЕФАНА - БОЛЬЦМАНА
                  И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА


         Методические указания к лабораторной работе К-II по курсу общей физики

                              Под редакцией О.И. Иваненко
                         Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана1997



               Рассмотрены законы теплового излучения, описана лабораторная установка,
               изложена методика изучения теплового излучения. Для студентов 2-го курса
               всех специальностей.

                                        ВВЕДЕНИЕ
        В работе рассмотрены интегральные и спектральные энергетические характеристики оп-
тического излучения, приведены основные законы теплового излучения (законы Кирхгофа,
Стефана Больцмана, закон излучения Планка, закон смещения Вина). Дано описание методики
изучения закона Стефана - Больцмана и метода определения постоянных Стефана - Больцмана
и Планка.
Цель работы - изучение зависимости потока излучения тела ( близкого к черному ) от темпера-
туры в интервале от 300 до 900 К, определение значения постоянных Стефана - Больцмана и
Планка.
I. ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
        Тепловое излучение представляет собой электромагнитное излучение ( в частности,
свет), испускаемое веществом при температуре Т > О К и возникающее за счет его внутренней
(тепловой ) энергии.
        Тепловое излучение имеет сплошной спектр, положение максимума которого зависит от
температуры. С повышением температуры общая энергия излучения резко возрастает, а макси-
мум перемещается в область малых длин волн. При Т > 103 К наблюдается видимый свет.
Электромагнитное излучение характеризуют рядом энергетических величин, которые подраз-
деляют на спектральные и интегральные; в последнем случае рассматривается полная энергия
на всех длинах волн λ . Приведем некоторые из них. К интегральным характеристикам относят-
ся: энергия излучения W , Дж, поток излучения Ф = W/ t , Вт; энергетическая светимость (излу-
чательность), равная отношению потока излучения к площади поверхности источника излуче-
ния, Вт/м2 :
                                          M = Ф/S
Важное значение имеют спектральные характеристики энергетических величин, т.е. плотности
их распределения по длинам волн или частотам. Так, спектральная плотность энергетической
светимости
                                        Mλ =dM/dλ,
где dМ - энергетическая светимость в интервале от λ до λ+dλ. Интегральная М и спектральная
Мλ величины связаны соотношением
                                             ∞

                                       M =   ∫M
                                             0
                                                  λ   dλ

Тепловое излучение тела зависит от его способности поглощать излучение. Пусть на тело пада-
ет поток монохроматического излучения Ф , который делится на три части - поглощенную те-
лом ФПОГЛ, отраженную и прошедшую сквозь тело. Спектральным коэффициентом поглоще-