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;
