Курс общей физики. Лазарев А.П - 62 стр.

UptoLike

Рубрика: 

62
σ
в которой Т
1
температура спирали , Т
2
температура окружающей среды .
Для измерения температуры спирали лампы служит оптический
пирометр с "исчезающей нитью ", измеряющий яркостную температуру
тела . Определение температуры сводится к сравнению яркости излучения
исследуемого тела (в нашем случае спираль лампы - 1, рис.4) с яркостью
излучения нити накала пирометра , предварительно проградуированного по
излучению абсолютно ч ё рного тела .
Яркостная температура будет истинной , если исследуемое тело -
абсолютно ч ё рное , и будет меньше истинной , если исследуемое тело не
является абсолютно ч ё рным, так как излучение не абсолютно ч ё рных тел
всегда ниже излучения абсолютно ч ё рных. Схема пирометра изображена
на рис.3.
Чувствительным элементом оптического
пирометра является нить накала ,
подключённая через реостат к источнику
тока, и гальванометру Г , который
проградуирован в градусах Цельсия. Нить
накала (1) находится внутри корпуса
пирометра (рис.4b) и находится в фокусе
объектива L
1
. Окуляр L
2
служит для
увеличения полученного изображения и устанавливается по глазу
наблюдателя. Он позволяет совместить нить пирометра и изображение
исследуемого предмета в одной плоскости. При пользовании пирометром
сравнение яркости происходит в ограниченной области спектра . Для
получения монохроматического луча в трубе окуляра помещ ё н
светофильтр f
2
, пропускающий красную (λ = 6500 Ǻ ) часть спектра ,
испускаемого источником и нитью лампы . Введение светофильтра
обязательно, ибо оно позволяет проводить исследование в узкой части
спектра , где изменение интенсивности излучения с температурой
происходит более резко, чем в пределах всего спектра , а это повышает
точность измерения.
Кроме красного светофильтра , в пирометре имеется ещ ё
ослабляющий светофильтр , позволяющий расширить пределы измерения
температуры . Ослабляющий светофильтр f
1
расположен между объективом
пирометра и его нитью накала . Без ослабляющего светофильтра пирометр
измеряет температуру в интервале 700 ÷ 1400
0
С (нижняя шкала ), с
ослабляющим светофильтром в интервале 1200 ÷ 2000
0
С (верхняя
шкала ).
Внешний вид установки для определения постоянной σ в
законе Стефана - Больцмана приведё н на рис.4.
Слева показан -блок питания установки (а), справа оптический
пирометр (b). На блоке питания установлено исследуемое тело - лампа
накаливания - 1, температура спирали которой измеряется пирометром . На
передней панели блока питания находится ручка регулятора напряжения
Рис. 3
L
1
L
2
Г
f
1
f
2
1
                                         62


вк оторой Т 1 – тем пера тура спира ли, Т 2 –тем пера тура ок ружа ю щ ей среды .
        Д ля изм ерения тем пера туры спира ли ла м пы служит оптическ ий
пиром етр с "исчеза ю щ ей нитью ", изм еряю щ ий ярк остную тем пера туру
тела . О пределение тем пера туры сводится к сра внению ярк ости излучения
исследуем ого тела (в на ш ем случа е спира ль ла м пы - 1, рис.4) с ярк остью
излучения нити на к а ла пиром етра , предва рительно програ дуирова нного по
излучению а бсолю тно чё рного тела .
        Ярк остна я тем пера тура будет истинной, если исследуем ое тело -
а бсолю тно чё рное, и будет м еньш е истинной, если исследуем ое тело не
являетсяа бсолю тно чё рны м , та к к а к излучение не а бсолю тно чё рны х тел
всегда ниже излучения а бсолю тно чё рны х. С хем а пиром етра изобра жена
на рис.3.
 L1                          L2
                                    Ч увствительны м    элем ентом    оптическ ого
            f1
                1                   пиром етра      является      нить     на к а ла ,
                                    подк лю чё нна я через реоста т к источник у
                        Г       f2  ток а ,   и га льва ном етру Г ,     к оторы й
                                    програ дуирова н в гра дуса х Цельсия. Н ить
                                    на к а ла (1) на ходится внутри к орпуса
                Рис. 3              пиром етра (рис.4b) и на ходится в ф ок усе
                                    объ ек тива L1. О к уляр L2 служит для
увеличения полученного изобра жения и уста на влива ется по гла зу
на блю да теля. О н позволяет совм естить нить пиром етра и изобра жение
исследуем ого предм ета в одной плоск ости. П ри пользова нии пиром етром
сра внение ярк ости происходит в огра ниченной обла сти спек тра . Д ля
получения м онохром а тическ ого луча в трубе ок уляра пом ещ ё н
светоф ильтр f2 , пропуск а ю щ ий к ра сную (λ = 6500 Ǻ ) ча сть спек тра ,
испуск а ем ого источник ом и нитью ла м пы . В ведение светоф ильтра
обяза тельно, ибо оно позволяет проводить исследова ние в узк ой ча сти
спек тра , где изм енение интенсивности излучения с тем пера турой
происходит более резк о, чем в предела х всего спек тра , а это повы ш а ет
точность изм ерения.
        К ром е к ра сного светоф ильтра , в пиром етре им еется ещ ё
осла бляю щ ий светоф ильтр, позволяю щ ий ра сш ирить пределы изм ерения
тем пера туры . О сла бляю щ ий светоф ильтр f1 ра сположенм еждуобъ ек тивом
пиром етра и его нитью на к а ла . Без осла бляю щ его светоф ильтра пиром етр
изм еряет тем пера туру в интерва ле 700 ÷ 14000С (нижняя ш к а ла ), с
осла бляю щ им светоф ильтром – в интерва ле 1200 ÷ 20000С (верхняя
ш к а ла ).
        В неш ний вид уста новк и для определения постоянной σ вσ



за к оне С теф а на -Больцм а на приведё нна рис.4.
С лева         пок а за н -блок пита ния уста новк и (а ), спра ва – оптическ ий
пиром етр (b). Н а блок е пита ния уста новлено исследуем ое тело - ла м па
на к а лива ния- 1, тем пера тура спира ли к оторой изм еряетсяпиром етром . Н а
передней па нели блок а пита ния на ходится ручк а регулятора на пряжения