ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО
ТЕЛА
Цель работы: Исследование зависимости спектраль-
ной плотности энергетической светимости абсолютно чер-
ного тела. Снятие зависимости напряжения на термостол-
бике от температуры внутри печи с помощью термопары.
Приборы и принадлежности:
1. измерительное устройство ФПК11,
2. объект исследования (печь),
3. термостолбик,
4. стойка,
5. штатив.
ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Тепловым излучением называется перенос теплоты с
помощью электромагнитных волн. Теплообмен между те-
лами происходит путем испускания и поглощения теплово-
го излучения.
Все нагретые тела излучают электромагнитные волны.
Электромагнитное излучение, находящееся в термо-
динамическом равновесии с веществом, называется равно-
весным тепловым излучением, которое характеризуется сле-
дующими свойствами:
- оно однородно, т.е. имеет единственную плотность во всех
точках внутри полости;
- оно изотропно, т.е. все возможные направления излучения
внутри полости равновероятны;
- оно неполяризовано, т.е. направления векторов напряженно-
сти
E
ρ
и
H
ρ
хаотически меняются во времени во всех точках
пространства полости.
Рассмотрим замкнутую полость, стенки которой име-
ют одинаковую температуру Т. При равновесном излучении
стенки полости будут излучать и поглощать электромагнит-
ные волны так, что в 1 с количество излученной энергии
будут равно поглощенной энергии. Так как излучение рас-
пространяется с конечной скоростью, то внутри полости
будет электромагнитное поле с постоянной объемной плот-
ностью энергии
(
)
2
0
2
0
2
1
HEU
µµεε
+=
.
Плотность энергии можно представить в виде разло-
жения по частоте
ω и длине волны λ
λω
λω
dUdUU
∫∫
∞∞
==
00
,
где
(
)
ω
ω
dU и
(
)
λ
λ
dU - объемные плотности энергии излу-
чения, приходящиеся на интервал частот
(
)
ω
ω
ω
d
+
, или
длин волн
(
)
λ
λ
λ
d
+
, ;
λω
UU , - спектральные плотности лучистой энергии
ωλ
λ
ω
UU = ;
ωλ
ω
λ
UU = ;
ω
π
λ
c2
= .
В случае равновесного излучения спектральная плот-
ность
ω
U зависит от частоты ω, температуры измерений Т
и свойств среды, занимающей полость.
Основная задача теплового излучения состоит в нахо-
ждении функции
(
)
TUU ,
ω
ωω
=
.
- оно неполяризовано, т.е. направления векторов напряженно- ρ ρ сти E и H хаотически меняются во времени во всех точках пространства полости. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Рассмотрим замкнутую полость, стенки которой име- ют одинаковую температуру Т. При равновесном излучении ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО стенки полости будут излучать и поглощать электромагнит- ТЕЛА ные волны так, что в 1 с количество излученной энергии будут равно поглощенной энергии. Так как излучение рас- Цель работы: Исследование зависимости спектраль- пространяется с конечной скоростью, то внутри полости ной плотности энергетической светимости абсолютно чер- будет электромагнитное поле с постоянной объемной плот- ного тела. Снятие зависимости напряжения на термостол- ностью энергии бике от температуры внутри печи с помощью термопары. Приборы и принадлежности: U= 1 2 ( ) εε 0 E 2 + µµ 0 H 2 . 1. измерительное устройство ФПК11, 2. объект исследования (печь), Плотность энергии можно представить в виде разло- 3. термостолбик, жения по частоте ω и длине волны λ ∞ ∞ 4. стойка, U = ∫ U ω dω = ∫ U λ dλ , 5. штатив. 0 0 ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ где (U ω dω ) и (U λ dλ ) - объемные плотности энергии излу- Тепловым излучением называется перенос теплоты с чения, приходящиеся на интервал частот (ω , ω + dω ) или помощью электромагнитных волн. Теплообмен между те- длин волн (λ , λ + dλ ) ; лами происходит путем испускания и поглощения теплово- U ω , U λ - спектральные плотности лучистой энергии го излучения. ω λ 2πc Все нагретые тела излучают электромагнитные волны. U λ = Uω ; U λ = Uω ; λ = . λ ω ω Электромагнитное излучение, находящееся в термо- В случае равновесного излучения спектральная плот- динамическом равновесии с веществом, называется равно- ность U ω зависит от частоты ω, температуры измерений Т весным тепловым излучением, которое характеризуется сле- и свойств среды, занимающей полость. дующими свойствами: - оно однородно, т.е. имеет единственную плотность во всех Основная задача теплового излучения состоит в нахо- точках внутри полости; ждении функции U ω = U ω (ω , T ) . - оно изотропно, т.е. все возможные направления излучения внутри полости равновероятны;