Квантовая оптика и физика атома. Лабораторные работы. Головин Ю.М - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ В ЗАКОНЕ СТЕФАНА-
БОЛЬЦМАНА ПРИ ПОМОЩИ ОПТИЧЕСКОГО ПИРОМЕТРА
Цель работы: изучение метода оптической пирометрии и определение постоянной Стефана-
Больцмана.
Приборы и принадлежности: оптический пирометр типа ОППИР-0,9 кинолампа, амперметр,
ЛАТР, выпрямитель.
Задание: определить с помощью пирометра температуру накала нити лампы и рассчитать постоян-
ную Стефана-Больцмана.
Методические указания
Исходя из законов классической физики – термодинамики и электродинамики, энергетическая све-
тимость абсолютно черного тела, т.е. энергия, излучаемая в одну секунду единицей поверхности абсо-
лютно черного тела, определяется законом Стефана-Больцмана
4
э
σ ТR =
, (1)
где Т – истинная температура излучающей поверхности, К; σ − постоянная Стефана-Больцмана.
Если излучающее тело не является абсолютно черным и излучение происходит в среде, имеющей
температуру
0
T , то
(
)
4
0
4
э
ТТKR −σ=
, (2)
где K − коэффициент нечерноты (K < 1), зависящий от материала излучающей поверхности.
В данной работе в качестве излучающей поверхности используют раскаленную вольфрамовую спи-
раль N кинолампы (здесь и далее см. описание), для нагревания которой ее включают в цепь переменно-
го напряжения. Полагая, что электрическая мощность, которую потребляет спираль кинолампы, расхо-
дуется не только на лучеиспускание, но часть ее отводится в виде тепла, вследствие теплопроводности,
конвекции в окружающую среду, мощность, расходуемую на излучение можно вычислить как P =
kIU, (где k < 1 коэффициент, учитывающий потери мощности и определяется опытным путем). Прирав-
нивая эту мощность, мощности теряемой ежесекундно вольфрамовой спиралью кинолампы, площадью
поверхности s, получим
(
)
.K
4
0
4
TTskIUP −σ== (3)
Отсюда постоянная Стефана-Больцмана равна
()
4
0
4
TTsK
kIU
−
=σ
. (4)
В лабораторной работе можно считать, как показывает опыт,
Kk
≈
и при расчете σ их не учиты-
вать.
Определение температуры раскаленной вольфрамовой спирали N кинолампы в данной работе про-
изводится с помощью оптического пирометра, путем сравнения яркости раскаленной спирали кинолам-

Страницы