- •Кается не непрерывно, а в виде отдельных порций энергии (квантов), величинакоторых пропорциональначастотеизлучения:
- •Законизлучения(формула)Планка:
- •Описаниелабораторнойустановки
- •Подготовка лабораторной установки к работеиметодикаизмерений
- •Обработкарезультатовизмерений Обработка результатов измерений с построением графиковвприложенииMicrosoft Exсel
- •Обработка результатов измерений с построением графиковна миллиметровойбумаге
- •Задание
- •Содержаниеотчета
- •Контрольныевопросы
- •Литература
Подготовка лабораторной установки к работеиметодикаизмерений
Навольтметреустановитьпределизмерений«20В».
Подключитьлабораторнуюустановкукэлектросети220В.
Включить тумблер «Сеть», расположенный на задней панели установки.Приэтомнапередней панелизагораетсясветодиодиндикатора.
Установитьпереключательтемпературвположение«Т1».
Поворотом рукоятки установить в рабочее положение фильтр 1 (в пря-моугольномокненаверхнейповерхностипрозрачнойкрышкидолжнастоятьцифра1).Поворот следует производить толькопо часовой стрелкеплавно до щелч-ка,означающегофиксациюположенияфильтра.
Показаниявольтметравнестивтабл.2.
Последовательно осуществляя смену фильтров со 2 до 7, снять показа-ниявольтметра и внести втабл.2.
Повторитьпп.4–7длятемпературыТ2,установивпереключательтемпера-тур вположение«Т2»,азатемдлятемпературыТ3.Результатыизмеренийвнестивтаблицу2.
Выключитьтумблер«Сеть».
Отключитьустановкуотэлектросети 220 В.
Таблица2
-
№ фильтра(окна)
1
2
3
4
5
6
7
,10–6м
2,08
2,50
3,20
3,90
4,54
6,20
8,50
U,В
приТ1=const
U,В
приТ2=const
U,В
приТ3=const
Обработкарезультатовизмерений Обработка результатов измерений с построением графиковвприложенииMicrosoft Exсel
ПрипостроенииграфиковU(,T1),U(,T2)иU(,T3)длятрехфиксиро-
ванныхтемпературвприложенииMicrosoftExсelнеобходимоучестьдальнейшеевычислениеплощадейкриволинейныхтрапеций,каждаяизкоторыхограничена
спектральнойкривойU(,Ti),осьюдлинволнипрямыми1и7.Поэтомукаж-
даякриваяразбиваетсянадвечасти:впервойчастиаргументыизменяютсяот1
доm,авовторой–отm
до7
(гдеm
–длинаволны,прикоторойнапряже-
ниеUпринимаетмаксимальноезначение).
ВдокументMicrosoftExсelввестиданныетабл.2.
ДляпостроенияпервойчастиграфикаU(,T1)выделитьячейкиданных
от1доm,включаякрайниеточки,исоответствующиеимзначениянапряже-
ний. На вкладкеВставкав группеДиаграммыкликнуть диаграмму типаТочеч-наяивыбратьподтипТочечнаясмаркерами(безсоединительных линий).
Кликнуть правой кнопкой «мыши» по одному из маркеров ряда создав-шейсядиаграммы ивоткрывшемсяменювыбратьДобавитьлиниютренда.
В открывшемся меню выбратьПолиномиальная; в окошкеСтепеньподобрать число (от 2 до 6), при котором линия тренда проходит наиболее близкоко всем маркерам; установить галочку в окнепоказывать уравнение на диа-грамме.НажатькнопкуЗакрыть.
Кликнуть левой кнопкой «мыши» по уравнению линии тренда, устано-витькурсорпослесимвола«y»и ввести цифру1.
ДляпостроениявторойчастиграфикаU(,T1)
кликнутьправойкнопкой
«мыши»пообластипостроениядиаграммыивоткрывшемсяменювыбратьВы-братьданные.
ВоткрывшемсяменюВыбористочникаданныхнажатькнопкуДоба-вить.ВоткрывшемсяменюИзменениерядапоставитькурсорвстрокуЗначе-
нияX,ввестизнак«=»,азатемвыделитьячейки,содержащиеданныеотmдо
7, включая крайние точки. Очистить строкуЗначенияYот содержимого, ввестизнак «=», а затем выделить ячейки, содержащие данные соответствующих значе-ний напряжения. НажатьOk(рис.3,а),нажатьOk(рис.3,б).
а б
Рис.3
Выполнитьпп.3–4дляпостроениялиниитрендавторойчастиграфика
U(,T1).
Кликнутьлевойкнопкой«мыши»поуравнениювторойлиниитренда,установитькурсорпослесимвола«y»иввести цифру2.
Надиаграммудобавитьееназваниеиназванияосей.Примерныйвиддиаграммыпоказан на рис.4.
Рис.
Выполнитьпп.2–10дляпостроенияграфиковU(,T2)
иU(,T3).Убе-
диться,чтоформапостроенныхграфиковсоответствуетспектральнымкривымизлученияабсолютночерноготела(см.рис.1).
ДляпроверкизаконасмещенияВинаизэкспериментальнополученных
кривых
U(,Ti)
определитьдлиныволн
mi,длякоторыхвеличинанапряжения
U(азначит,изначениефункции
внестивтабл.3.
(,T))максимальна.Полученныерезультаты
Таблица3
-
i
Ti,К
mi
Tэкспi
i,%
1
630
2
740
3
900
НаоснованиизаконасмещенияВина(9)вычислитьэкспериментальнополученныетемпературы излучателя по формуле:
Tэкспi
b
mi
(10)
иполученныерезультатывнестивтабл.3.
Вычислитьотносительныеотклоненияэкспериментальныхданныхотзаданных величин температурвпроцентах:
T
ii
100%
(11)
иполученныерезультатывнестивтабл.3.
ДляпроверкисправедливостизаконаСтефана–Больцманавтабл.4
внестизначенияTэкспi
из табл.3.
Таблица4
-
i
Tэкспi
Si
Ri
RiT4
экспi
i,%
1
2
3
ВычислитьплощадьS1криволинейнойтрапеции,ограниченнойспек-
тральнойкривойU(,T1), осьюдлинволнипрямыми1и7поформуле:
m1
7
1
S1061
y1(x)dx
m1
y2(x)dx,
гдеy1(x)иy2(x)–уравнениелиниитрендасоответственнопервойивторойчастиспектральнойкривой;
m1–длина волны, длякоторой величина напряженияUмаксимальна.
Впределахинтегрированиязначениядлинволнуказыватьвмикрометрах.Полу-ченныйрезультатвнести втабл. 4.
Дляпримера,приведенногонарис.4,расчетS1имеетвид:
64,00 3 2
S110
0,0346x+0,2085x
0,0211x0,4075dx
2,08
8,50 2
6
4,00
0,0021x
0,0603x
0,905
dx
6,2510 Вм.
При вычислении определенных интегралов можно воспользоватьсяon-lineкаль-кулятором,напримерhttps://www.wolframalpha.com/.
ВычислитьэнергетическуюсветимостьR1поформуле:
R1S1,
(12)
гдеα–коэффициентприемникаизлучения,равныйα=4,69·109Вт/(В·м2).Резуль-татвнести втабл. 4.
Вычислитьотношение
R1
T
4эксп1
иполученныйрезультатвнестивтабл.4.
СогласнозаконуСтефана–Больцмана(8)отношение
R1
T
4эксп1
должнооказаться
близкимкпостояннойСтефана –Больцмана= 5,670∙10–8Вт/(м2·К4).
ВычислитьотносительноеотклонениеотношенияСтефана–Больцмана=5,670∙10–8Вт/(м2·К4)впроцентах:
R1
T
4эксп1
отпостоянной
i
100%
(13)
|
R1 |
T4 эксп1 |
иполученныйрезультатвнестивтабл.4.
Выполнитьпп. 16–19для спектральныхкривыхU(,T2)
иU(,T3).