Курс общей физики. Миловидова С.Д - 53 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

53
абсолютно черным, является вольфрамовая спираль лампы ,
нагреваемая электрическим током . Электрическая схема установки
показана на рис.2.
Напряжение от сети через латр (лабораторный автотрансформатор) и
понижающий трансформатор подается на спираль лампы . С помощью
латра можно менять ток и напряжение на спирали лампы , которые
измеряются включенными в цепь амперметром и вольтметром .
Мощность, затрачиваемая на поддержание единицы площади
спирали в накаленном состоянии, будет равна
S
IU
W
2
=
, (11)
где I - сила тока в цепи лампы , U - падение напряжения на cпирали лампы ,
S - площадь спирали (2S, т.к. спираль излучает в обе стороны ) .
Приравнивая эту мощность количеству энергии, теряемой спиралью
за I секунду , в соответствии с законом Стефана - Больцмана (9) получим
формулу (12):
)(2
4
2
4
1
TTS
JU
−
=σ
, (12)
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 .
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 ён 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
),(2
4
2
4
1
TTSUI −=⋅ σ
Рис. 3
L
1
L
2
Г
f
1
f
2
1
                                          53
а бсолю тно      черны м,       является вольф ра мова я   спира ль    ла мпы ,
на грева ема я электрическим током. Э лектрическа я сх ема у ста новки
пока за на на рис.2.
Н а пряжение от сети через ла тр (ла бора торны й а втотра нсф орма тор) и
понижа ю щ ий тра нсф орма тор пода ется на спира ль ла мпы . С помощ ью
ла тра можно менять ток и на пряжение на спира ли ла мпы , которы е
из меряю тся вклю ченны ми в цепь а мперметром и вольтметром.
        М ощ ность, за тра чива ема я на поддержание единицы площ а ди
                                                               IU
спира ли вна ка ленном состоянии, бу детравна            W=       ,              (11)
                                                               2S
где I - сила тока в цепи ла мпы , U - па дение на пряжения на cпира ли ла мпы ,
                                 I ⋅U      = 2 σ S ( T 1 4 − T 24 ),
S - площ а дь спира ли (2S, т.к. спира ль из              лу ча ет в обе стороны ).
       П рира внива я эту мощ ность количеству энергии, теряемой спира лью
за I секу нду , в соответствии с з     а коном С теф а на -Больцма на (9) полу чим
                                                    JU
ф орму лу (12):                           σ=                   ,                    (12)
                                              2 S (T14 − T24 )
вкоторой Т 1 – темпера ту ра спира ли, Т 2 –температу ра окру жа ю щ ей среды .
       Д ля из  мерения температу ры спира ли ла мпы слу жит оптический
пирометр с "исчез     а ю щ ей нитью ", из   меряю щ ий яркостну ю температу ру
тела . О пределение темпера ту ры сводится к сра внению яркости из              лу чения
исследу емого тела (в на ш ем слу ча е спира ль ла мпы - 1, рис.4) с яркостью
из лу чения нити на ка ла пирометра , предва рительно програ ду ирова нного по
из лу чению а бсолю тно чёрного тела.
       С х ема пирометра из    обра жена на рис.3. Чу вствительны м элементом
оптического пирометра является нить на ка ла , подклю чённа я черезреоста т
к источнику тока , и га льва нометру Г , которы й програ ду ирова нвгра ду са х
 Ц ельсия. Н ить на ка ла (1) нах одится
вну три корпу са пирометра (рис.4b) и           L1                                L2
на х одится в ф оку се объектива L1.                              1
                                                              f1
О ку ляр L2 слу жит для у величения
полу ченного        из обра жения         и
у ста на влива ется        по        гла зу                               Г           f2
на блю да теля.      О н        позволяет
совместить нить пирометра                 и
из обра жение исследу емого предмета                             Рис. 3
в одной плоскости. П ри польз     ова нии
пирометром сра внение яркости происх одит в огра ниченной обла сти
спектра. Д ля полу чения монох роматического лу ча в тру бе оку ляра
помещ ён светоф ильтр f2 , пропу ска ю щ ий кра сну ю (λ = 6500 Ǻ ) ча сть
спектра, испу ска емого источником и нитью                          ла мпы . В ведение
светоф ильтра обяз   а тельно, ибо оно поз     воляет проводить исследова ние в
уз кой ча сти спектра , где из         менение интенсивности из             лу чения с
темпера ту рой происх одит более рез      ко, чем в пределах всего спектра , а это

Страницы