![]()
|
|||||||
Лабораторна робота № 19. ВИЗНАЧЕННЯ ПОСТІЙНОЇ СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА ЗА ВИПРОМІНЮВАННЯМ ЛАМПОЧКИ РОЗЖАРЮВАННЯ. Теоретична частинаЛабораторна робота № 19 ВИЗНАЧЕННЯ ПОСТІЙНОЇ СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА ЗА ВИПРОМІНЮВАННЯМ ЛАМПОЧКИ РОЗЖАРЮВАННЯ Мета роботи:Визначення законів теплового випромінювання і визначення постійної Стефана-Больцмана за випромінюванням температурного джерела світла. Прилади і матеріали: 1. Лампа розжарювання (220 В, 200 Вт); 2. Автотрансформатор; 3. Амперметр; 4. Вольтметр. Література:Ландсберг Г.С. Оптика. – 1961. – С.574. Теоретична частина Співвідношення між випромінюванням і поглинальною здатністю було винайдено Кірхгофом у 1850 році. Закон Кірхгофа де ставить в центрі уваги теорії температурного випромінювання функцію Стефан сформулював свій закон для випромінювання довільного тіла, однак наступні вимірювання показали хибність його виводів. В 1884р. Больцман, грунтуючись на термодинамічних міркуваннях і виходячи з думки про існування тиску променевої енергії, пропорційного її густині, теоретично показав, що сумарне випромінювання абсолютно чорного тіла повинно бути пропорційне четвертому ступеню абсолютної температури, тобто
Детальні вимірювання дозволили експериментально перевірити закон Больцмана і визначити постійну. За сучасними вимірюваннями:
Для визначення постійної Стефана-Больцмана за тепловим випромінюванням джерела світла необхідно зняти залежність потужності випромінювання від температури джерела. Температуру нитки можна визначити або за допомогою пірометра, або шляхом вимірювання опору нитки. В даній роботі температура нитки оцінюється за величиною її опору, вимірюваного методом амперметра і вольтметра (5), а потужність випромінювання визначається як корисна частина електричної потужності, вимірювана тим же методом (амперметра-вольтметра). Закон Стефана-Больцмена, записаний у вигляді
вірний для абсолютно чорного тіла, де Для металів може бути виражена іншою формулою, виведеною на основі дослідних даних. Ця формула має такий вигляд:
де Вираз (2) може бути записаний у вигляді:
де Для вольфраму (див. таблицю в кінці) при високих температурах В даній роботі джерелом випромінювання є нитка лампи розжарювання, електрична потужність якої
де
Випромінювана потужність, згідно формули (3), дорівнює
де Зміна температури нитки веде до зміни її опору. З деяким допущенням опір нитки може бути виражений:
де Визначивши з формули (5) температуру
Тоді повна потужність лампи виразиться:
Графічно залежність Тангенс кута нахилу цієї лінії а відрізок, що відтинається на осі ординат, дорівнює потужності
Таким чином
В даній роботі для досліджуваної лампи дається значення площі поверхні нитки
1. Зібрати схему за рис. 2. 2. Визначити опір нитки лампи при різних значеннях струму 3. Визначити постійну Стефана-Больцмана за формулою (8).
|
|||||||
|