Порядок измерений и обработки результатов

1. Ознакомьтесь по описанию с лабораторной установкой и имитационной моделью. Прочтите экранные рекомендации (нажмите “ Ц ”) научитесь вводить-выводить светофильтры “ Ф ”, регулировать напряжения на лампах (“ Л ”, “ Э ”) и снимать показания измерительных приборов. Запишите в табл. 1 номер вашей установки (появляется в правом верхнем углу экрана при нажатии “ Ц ”) и рекомендуемые значения напряжения (5 значений). Имейте в виду, что при повторной активации программы установка меняется, а с ней и рекомендуемые значения напряжений и, следовательно, температуры для измерения.

2. Вводом красного светофильтра подготовьте установку к измерениям. Если светофильтр не будет введён, вы получите рекомендацию его ввести, и только после его ввода установка будет доступна для измерений.

3. Потенциометром P ₁ установите первое рекомендуемое значение напряжения на лампе Л. Снимите показания амперметра А и запишите значение силы тока I в табл. 1.

4. Активировав клавишу “ Э ”, а затем, нажимая клавиатурные стрелки “­”, ”¯”, т.е. вращая по часовой стрелке кольцо 6 на корпусе пирометра установки, уравняйте яркости нитей ламп “ Л ” и “ Э ” с помощью потенциометра P ₂.

4. Ознакомьтесь с верхней и нижней шкалами пирометра и научитесь снимать их показания. Убедитесь в том, что нейтральный светофильтр НФ выведен, т.е., что вы работаете в области низких температур с верхней шкалой. Зафиксируйте найденную температуру и занесите её значение (в ^° С) в табл. 1.

Таблица 1

Номер опыта	U, В	I, А	P, Вт	lnP	t, ° C	T я, К	T, К	lnT
					t 1 = t 2 = t 3 =   =
…	…	…	…	…	…	…	…	…
N

5. Не глядя на нити ламп, сбейте настройку пирометра нажатием клавиш “­”, ”¯”, а затем снова уравняйте яркости ламп и повторно измерьте температуру нити “ Л ” по верхней шкале пирометра.

6. Повторите действия по п. 5 ещё раз так, чтобы общее число измерений температуры при данном значении напряжения на лампе “ Л ” было равно трём.

7. Рассчитайте и занесите в табл. 1 среднее из трёх значений температуры Т. Переведите полученное среднее значение из градусов Цельсия в кельвины и занесите в таблицу его как значение яркостной температуры T _я.

8. Последовательно увеличивая напряжение U на лампе Л согласно рекомендациям, выполните действия по пп. 4-7 еще четыре раза (общее число значений напряжения на Л должно быть 5). В ходе увеличения напряжения на “ Л ” (её яркости) вам потребуется ввести нейтральный светофильтр НФ, о чём программой будет дано соответствующее указание. Все значения напряжений, токов и температур должны быть занесены в таблицу. Обратите внимание, что после введения НФ для измерения яркостной температуры вы должны пользоваться нижней шкалой пирометра.

9. Для каждого из проделанных опытов рассчитайте по формуле (10) мощность P и величину lnP; занесите найденные значения в табл. 1.

10. Используя справочные данные о коэффициенте поглощения a _T вольфрама (см. рис. 5), оцените его среднее значение в исследованном температурном диапазоне при длине волны l = 660 нм. Выразив величину l в метрах, по формуле (7)вычислите константу С (в K^-1) и занесите в отчёт по работе.

11. Для каждого из опытов рассчитайте по формуле (6) истинную температуру Т нити накала лампы Л, а также величину lnT. Заполните соответствующие столбцы таблицы.

12. Нанесите экспериментальные точки на график зависимости lnТ от lnP; проведите по ним сглаживающую прямую. Оцените величину тангенса угла наклона этой прямой к оси абсцисс. Сделайте вывод о применимости закона Стефана-Больцмана для данного объекта исследования.

Контрольные вопросы

1. Объясните, что такое тепловое излучение и каковы его основные характеристики: энергетический (световой) поток; энергетическая светимость; спектральная плотность энергетической светимости (испускательная способность). Связь между этими характеристиками.

2. Как, зная испускательную способность и энергетическую светимость тела определить полную энергию излучения?

3. Коэффициенты пропускания, отражения и поглощения. Абсолютно черное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа.

4. Что такое универсальная функция Кирхгофа и каков её физический смысл?

5.Законы теплового излучения: закон Стефана-Больцмана; закон Вина. Недостатки классической теории теплового излучения.

6. Можно ли по вашим экспериментальным данным сделать заключение о применимости закона Стефана-Больцмана к излучающему объекту, использованному в данной работе?

7. Гипотеза Планка о квантовом характере излучения. Формула Планка.

8. Пирометры и их назначение. Что такое яркостной пирометр? Яркостная температура тела и ее связь с истинной температурой.

Дата добавления: 2015-07-11