Упражнение 2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НИТИ ЛАМПОЧКИ НАКАЛИВАНИЯ

По мере возрастания температуры любого накаленного тела яркость его свечения увеличивается, а цвет изменяется, т.е. излучение накаленного тела изменяется в зависимости от температуры как количественно, так и качественно.

Для непосредственного изменения температуры исследуемого тела в данной работе использован пирометр с "исчезающей" нитью. Оптический пирометр с "исчезающей" нитью состоит из нескольких частей:

1. Оптическая система-зрительная труба, содержащая объектив ОБ, окуляр-ОК, монохроматический (красный) светофильтр, который позволяет рассматривать в лучах определенного света нить электри­ческой лампочки на фоне изображения раскаленного тела. Кроме то­го, в оптическую схему входит ослабляющий светофильтр.

2. Фотометрическая или пирометрическая лампочка накаливания. Эта электрическая лампочка служит эталоном измеряемой яркостной температуры. Она помещается в зрительную трубу между фильтрами. Ее нить накаливания имеет дугообразную форму.

3. Электроизмерительный прибор - вольтметр магнитоэлектрический, включенный параллельно лампе. Он вмонтирован в пирометр для измерения напряжения на фотометрической лампе, изменяющегося в за­висимости от тока накала нити лампы, а следовательно, и от температуры, равной при фотометрическом равновесии измеряемой температуре накаленного тела. Шкала имеет два предела измерений: от 800°С до 1400°С и от 1200°С до 2000°С.

4. Реостат, который вмонтирован в крышке корпуса.

В упражнении 2 требуется с помощью оптического пирометра измерить температуру накаленной нити электрической лампочки. После того, как собрана схема необходимо настроить оптический пирометр. Он должен располагаться на расстоянии 1 м от исследуемой лампы. В зрительной трубе пирометра при одном введенном светофильтре должен быть отчетливо видим фон раскаленной нити лампы. Это достигается путем настройки объектива.

Далее путем настройки окуляра пирометра, надо добиться, чтобы дугообразный волосок наложился на фон раскаленной нити исследуемой лампы и был также отчетливо виден.

Пирометр включается в сеть с напряжением 220 В через трансформатор типа "Гном".

Глядя на исследуемую лампу через пирометр, выводим реостат пирометра на столько, чтобы накал волоска лампы и фон накаленного волоска исследуемой лампы были одинаковы.

При малых яркостях вводится только красный светофильтр, и отсчет производится по верхней шкале. При больших яркостях вводятся оба светофильтра, и отсчет производится по нижней шкале.

Измерение температуры следует начинать при слабом красном свечении нити исследуемой лампы. С помощью автотрансформатора изменяют напряжение, изменяется ток в лампе. Данные заносим в таблицу.

№№ п/п	U	J	R	t^0 по пирометру	Положит. поправка	Действительная температура

Оптический пирометр проградуирован на температуры абсолютно черного тела. Для реального физического тела измеряется не действительная, а фиктивная температура, до которой надо нагреть абсолютно черное тело, для того, чтобы его монохроматическая яркость в лучах выбранного цвета была равна соответствующей фактической яркости реального физического тела. Эту фиктивную температуру на­зывают черной монохроматической яркостной температурой. От этой фиктивной всегда можно перейти к действительной температуре расчетным путем, или используя график, прилагаемый к оптическому пирометру.

В заключение необходимо построить график зависимости сопротивления нити накала лампы от действительной температуры.

Вопросы для зачета.

1. Что такое «тепловое излучение»? Какие еще виды излучения Вы знаете?

2. Дайте определение интегральной испускательной способности (энергетической светимости) тела. В каких единицах она измеряется?

3. Дайте определение спектральной испускательной способности (спектральной плотности энергетической светимости) тела. В каких единицах она измеряется?

4. Дайте определение интегральной поглощательной способности тела. В каких единицах она измеряется?

5. Дайте определение спектральной поглощательной способности тела. В каких единицах она измеряется?

6. Дайте определение абсолютно черного тела.

7. Как Вы понимаете фразу «Состояние равновесия теплового излучения с веществом (телом)»?

8. Напишите словесную и математическую формулировки закона Кирхгофа для теплового излучения.

9. Напишите словесную и математическую формулировки закона закона Вина для максимального значения спектральной испускательной способности.

10. Напишите словесную и математическую формулировки закона Стефана-Больцмана для интегральной испускательной способности.

11. Сформулируйте экспериментальную цель работы.

12. Какие предположения сделаны в методике эксперимента упражнения 1 для оценки интегральной испускательной способности нити накала лампы?

13. Какие предположения сделаны в методике эксперимента упражнения 1для оценки температуры нити накала лампы?

14. Для чего надо построить график зависимости сопротивления нити накала лампы от температуры?