Описание экспериментальной установки.

В данной работе для опытов с тепловым излучением используются: источник света Л, реостат R, вольтметр V, амперметр А, источник тока Е и оптический пирометр ОППИР - 017 с источником постоянного тока Е для питания эталонной лампы (рис.3).

Оптический пирометр ОППИР - 017 принадлежит к числу пирометров монохроматического типа с исчезающей нитью переменного накала. В пирометрах с исчезающей нитью используется метод сравнения яркости эталонного тела. Схема пирометра дана на рис.4

Основной частью пирометра является зрительная труба с объектом 2 и окуляром 6. В фокальной плоскости объектива получается изображение поверхности наблюдаемого тела, в этой же плоскости расположена нить эталонной лампочки4. В окуляре одновременно наблюдается изображение поверхности тела и нити эталонной лампочки. Узкий спектральный участок выделяется из общего светового потока с помощью светофильтра 5 /в нашей установке  красный светофильтр = 0,610 мкм/. Нить эталонной лампочки питается током от аккумулятора 1. Яркость накала нити можно регулировать путем изменения идущего по ней тока с помощью реостата 7.

Чем выше температура тела, тем больше яркость его изображения. Яркость же нити зависит от напряжения, подаваемого на нить и регистрируемого вольтметром 8. Для удобства определения температуры тел шкала вольтметра проградуирована в градусах Цельсия по абсолютно черному телу.

По шкале пирометра измеряют яркостную температуру .

Рис.4.

Между яркостной и действительной /истинной/ температурой тела Т существует зависимость :

(8)

где =0,650 мкм, -поглощательная способность тела.

Эта зависимость изображена на рис.5 и используется для определения температуры Т по измеренным значениям яркостной температуры

ХОД РАБОТЫ.

1. Включить пирометр в сеть, затем поворотом кольца реостата 7 пирометра по часовой стрелке довести накал нити эталонной лампы пирометра приблизительно до 1000^ОС /по показаниям нижней шкалы прибора/.

2. Включить исследуемую лампу накаливания. Медленно перемещая тубус объектива 2, добиться четкого изображения исследуемой нити. Ток накала лампы изменяется реостатом R /рис.3/.

3. Изменяя яркость нити накала лампы пирометра путем поворота кольца реостата 7, добиться одинаковой яркости исследуемой нити и нити эталонной лампы пирометра в месте их пересечения.

4. Снять отсчеты яркостной температуры по пирометру и показания амперметра и вольтметра. Мощность, потребляемую исследуемой лампой, находят по формуле . Каждое измерение необходимо производить не менее 3-х раз, изменяя накал эталонной лампы пирометра и вновь отыскивая условие исчезновения нити.

5. Произвести не менее 7-9 отсчетов температуры нити через 100 200⁰С, изменяя накал нити реостатом R.

6. Результаты измерений занести в таблицу. Значения Т находятся по графику /рис.5/.

	Таблица.
№ п/п		Тя , К	I, А.	U, В.	Р, Вт.	Т, К.	Т			,

Рис.5.

Примечание: диапазон изменения составляет 1200 2000^О С.

При измерении температуры от 1400⁰С до 2000⁰С вводят ослабляющий светофильтр 3 и пользуются верхней шкалой пирометра.

7. Определить постоянную Стефана-Больцмана по 3-м последним значениям, используя формулу (7). Значение берется из приведенного графика (рис.3), а поверхность нити накала для нашего случая м².

8. Найти среднее значение .

9. Вычислить погрешность результата измерения , считая, что основная погрешность связана с изменением температуры. Тогда

.

Погрешность при определении температуры пирометром ОППИР-017 составляет при t=1200 2000 ⁰С, ⁰С.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Какое излучение называется тепловым и каковы его особенности ?

2. Какие тела называются серыми и абсолютно черными ?

3. Как формулируются законы теплового излучения ?

4. Как распределяется энергия в спектре теплового излучения абсолютно черного тела в зависимости от и ?

5. Какие гипотезы положил Планк в основу вывода формулы для излучательной способности черного тела ?

6. Каково устройство и принцип работы оптического пирометра с исчезающей нитью ?

7. Что называется яркостной температурой ?

8. Выведите формулу для определения постоянной Стефана-Больцмана.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш.шк., 1985.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.3. - М.: Наука, 1982.

3. Лабораторный практикум по общей физике. Под ред. Гершензона Е.М., Малова Н.Н. - М.: Просвещение, 1985.

11