Файл: Определение длины световой волны при помощи бипризмы френеля (Лабораторная работа 64).doc

- постоянная Стефана-Больцмана.

Энергетическая светимость серого тела . (2)

Из формул (1) и (2) следует, что энергетическая светимость серого тела

(3)

Зависимость длины волны , соответствующей максимуму функции Кирхгофа от температуры Т определяется законом смещения Вина

,

то есть длина волны , соответствующая максимальному значению спектральной плотности энергетической светимости черного тела, обратно пропорциональна его термодинамической температуре. - постоянная Вина.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

В настоящей работе изучается зависимость излучательной способности нити накала электрической лампочки, которую можно считать серым телом, от температуры.

Для определения коэффициента черноты серого тела используется экспериментальная установка (рис. 21.1). Установка состоит из лампы накаливания, регулятора напряжения - латра, вольтметра и амперметра. На рис. 21.2. изображена электрическая схема установки.




Напряжение с автотрансформатора Тр - латра подается на лампу накаливания Л. Значение напряжения измеряется вольтметром 2. Сила тока в цепи измеряется амперметром 3. Напряжение и ток регулируются с помощью латра ручкой 1. С увеличением напряжения ток на лампе растет, и температура нити лампы

---

Л увеличивается.

Предположим, что вся подводимая к нити энергия идет на излучение. Излучательную способность нити можно определить как

, (4)

где - мощность излучения; - сила тока, текущего через лампу, А; - напряжение, приложенное к ней, В; и - диаметр и длина нити накаливания соответственно, м.

Мощность излучения определяется по формуле

(5)

Температуру нити определим по её сопротивлению . Сопротивление большинства металлов прямо пропорционально температуре
(6)

где - температурный коэффициент сопротивления, - сопротивление при температуре = 293 К (20⁰ С).

Сопротивление лампы найдем по закону Ома:

. (7)

Из формул (3) и (4) выразим температуру

. (8)

Из формул (3) и (4) получаем выражение, , откуда следует соотношение

(9)

---

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Все величины, полученные в результате измерений и вычислений, внесите в протокол измерений в соответствии с порядком выполнения работы и формой протокола.

Задание:

Задание 1. Снять зависимость между током и напряжением для определения коэффициента черноты.

1. Включите установку в сеть.

2. С помощью латра установите напряжение 220 В.

3. Произведите измерения напряжения и силы тока в лампе, уменьшая напряжение от 220 В до 60 В с шагом 20 В. Полученные значения измерений занесите в таблицу результатов 1.

4. По данным таблицы результатов 1 вычислите по формуле (5) и запишите в таблицу значения мощности Ф.

5. Рассчитайте значения и занесите в таблицу 1.

6. По данным таблицы результатов 1 вычислите по формуле (6) и запишите в таблицу значения сопротивления R..

7. По формуле (8) вычислите абсолютную температуру Т для каждого измерения и . Полученные значения занесите в таблицу результатов 1.

8. По данным таблицы 1 постройте график зависимости от . По графику определите отношение . Из формулы (9) следует, что

(10)

9. Из формулы (10) найдите коэффициент черноты . Полученное значение занесите в таблицу 1.

ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ

Длина нити накала: l= 0,62 м.

Диаметр нити накала: d= 40 мкм

Сопротивление нити накала:

---

Температурный коэффициент сопротивления вольфрама: К^-1.

Результаты измерений

Номер п/п	В	, А	Ф, Вт	, Вт-4	R., Ом	Т, К
1
2
3
4
5
6

Мощность: Ф₁__________________________ Ф₂___________________________

Ф₃__________________________ Ф₄___________________________

Ф₅__________________________ Ф₆___________________________

Значение: _______________________ _________________________

_______________________ __________________________

________________________

---

_________________________

Сопротивление: R₁______________________ R₂____________________________

R₃______________________ R₄____________________________

R₅______________________ R₆____________________________

Температура: Т₁______________________ Т₂____________________________

Т₃______________________ Т₄____________________________

Т₅______________________ Т₆____________________________

Коэффициент черноты ______________________________________________
График зависимости


Выводы
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

---