Проверка законов абсолютно черного тела. Шелкунова З.В - 2 стр.

UptoLike

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;