Тепловое излучение. Фетисов И.Н - 8 стр.

                                          π L2/ Sпр) Ф
                                  Фполн= (π                                            (17)
По закону Стефана-Больцмана для серого тела (15)
                            Фполн= Sизл Rсер = Sизл aT σ Т4                            (18)
Исключим Фполн из (17) и (18), тогда
                                   Ф=( Sпр/ππ L2) Sизл aT σ Т4                      (19)
            4
Sизл aT σ Т - полная мощность излучения с площади Sизл, серого тела при температуре Т, а
                π L2) - это доля излучения, попадающего в приемник.
множитель ( Sпр/π
В данной работе температура излучателя изменяется от комнатной (примерно 22ОС или Т0 =295
К) до Т≈700 К (и выше в некоторых конструкциях излучателя). При комнатной температуре Т0
на приемник со стороны излучателя падает поток (19)
                                  Ф0 =Sпр Sизл aT σ Т04/(/π
                                                          π L2)                       (19а)
Следовательно, при возрастании температуры от Т0 до Т поток излучения возрастает на вели-
чину
                     ∆Φ = Φ - Φ0 = Sпр Sизл aT σ( Т4 -Т04)/(/ππ L2)                    (20)
Выражение (20) - главное для экспериментальной части работы.
Принимаемое излучение приемник преобразует в выходное напряжение U, которое пропор-
ционально приращению потока (при малых ∆Φ):
                                                      U = П ∆Φ =П (Φ  Φ - Φ 0)         (21)
                                     Коэффициент преобразования (чувствительность) П
   U                                 можно измерять с помощью калибровки. Зависимость
                                     (21) изображена на рис. 9. То обстоятельство, что "от-
                                     клик" приемника U пропорционален ∆Φ, а не самому
                                     потоку Φ, обусловлено принципом действия приемника
                                     (см. ниже).
                                     Другое важное свойство приемника - примерно одина-
    0                                ковая чувствительность к излучению различной часто-
                                     ты, испускаемому нагретыми телами. Тепловой спектр
              Φ0                Φ
                                     широкий (по крайней мере от 0,5λmax до 3λmax), и все
                  Рис.9              его составляющие должны преобразовываться в выход-
                                     ной сигнал с одинаковым значением П.
                                     Примечание: вычислите интервал (0,5…3)λmax для
T=350 K и 700 K, чтобы оценить требуемый рабочий диапазон приемника.
         Изучение закона Стефана-Больцмана и определение постоянной σ
В этом опыте используется излучатель типа черное тело, для которого измеряется зависимость
∆Φ = U/П от температуры Т и строится графическая зависимость ∆Φ от ( Т4 -Т04). Если, в
согласии с (20), полученная зависимость - прямая, проходящая через начало координат, то
                                                     4
мощность теплового излучения АЧТ пропорциональна T .
                                                  4     4
Из наклона полученной прямой (отношение ∆Φ/( Т -Т0 )), принимая приближенно аТ =1 ,
можно найти постоянную Стефана-Больцмана:
                                       πL2         ∆Φ
                              σ=                                                       (22)
                                    S ИЗЛ S ПР T − T04
                                                 4


Геометрические параметры (L, SИЗЛ, SПР) приведены в паспорте установки.
                             Изучение закона Кирхгофа
В этом опыте используется другой излучатель, имеющий две различные рабочие поверхности -
из полированного металла с небольшим коэффициентом поглощения амет, и черную - с