Определение постоянной Стефана-Больцмана. Лукьянов Г.Д. - 1 стр.

                                                         1
        доц. Лукьянов Г.Д.

                              Работа 4-8: Определение постоянной Стефана-Больцмана.

   Цель работы : изучение основных закономерностей теплового излучения и определение постоянной Стефана-
Больцмана и постоянной Планка.
   Приборы и принадлежности : оптический пирометр с исчезающей нитью, латр, ампрметр, вольтметр,
стабилизатор напряжения, лампа с исследуемой нитью.

   Оно связано с переносом энергии. Причём с ростом температуры возрастает и энергия, излучаемая телом с
электромагнитными волнами любых λ. Излучение, зависящее от температуры тела, называется тепловым или
температурным.
   Всякое излучение сопровождается потерей энергии либо за счет внутренней энергии самого источника (тело
остывает), либо за счёт получения энергии извне. Процесс лучепоглощения будет рассматриваться лишь для случаев,
когда вся поглощенная телом электромагнитная энергия вызывает его нагревание.
   Тепловое излучение является равновесным. В равновесном состоянии вся энергия, поглощённая телом, теряется
им вследствие излучения, поэтому температура тела не изменяется.
   Для характеристики теплового излучения пользуются двумя основными величинами:
   1. Интегральная лучеиспускательная способность, которая измеряется полной энергией ΔW, излучаемой за
       единицу времени с единицы поверхности S источника во всём интервале длин волн, определяется формулой:

                                                        ΔW
                                                RT =                                                              (1)
                                                        Δt ⋅ S
   2.   Спектральная лучеиспускательная способность      γ λ∂Т –       (функция распределения энергии по спектру),
        которая измеряется энергией, получаемой за единицу времени с единицы поверхности в единичном интервале
        длин волн от λ до λ+Δλ, устанавливается соотношением:

                                                        ΔW
                                           γ λ∂Т =                 ,                                              (2)
                                                     Δt ⋅ S ⋅ Δλ
Параметры RT и    γ λ∂Т   связаны между собой соотношением:
                                                 ∞
                                            R = ∫ γ λ∂T dλ ,                                                      (3)
                                                 0

   Поглощение тела характеризуется его поглощательной способностью –            a λ∂T (спектральная поглощательная
способность) – безразмерной величиной, показывающей, какая часть падающего на тело излучения (в интервале
длин волн от λ до λ+Δλ) им поглощается.
                                                     Wλпогл.
                                            aλ∂T =
                                                     Wλпод. ,                                                     (4)


   Тело, которое при заданной температуре поглощает без отражения и рассеивания всё излучение оптического
диапазона спектра (инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое с квантами энергии от 4*10 -3 эВ до 102 эВ), называют
абсолютно чёрным.
   Если поглощение происходит не полностью, то тело называют серым. Для абсолютно чёрных тел: a λ1T = 1 , а для
серых   − a λ1T < 1 . Понятие абсолютно серого тела не связано с так называемым «чёрным цветом», т.к. абсолютно
чёрным может быть и тело белого каления если его поглощательная способность равна единице (солнце – почти
абсолютно чёрное тело).