ПРОВЕРКА ЗАКОНА. СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА

ПРОВЕРКА ЗАКОНА

СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА

 

 

Выполнил(а):

студент(ка) группы _____________________

 

____________________________________

 

Проверил(а):____________________________

 

____________________________________

 

Дата сдачи отчета:_____________________

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8-4

ПРОВЕРКА ЗАКОНА СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА

Цель работы: экспериментальнопроверить закон Стефана-Больцмана, определить температуру вольфрамовой нити накаливания методом спектральных отношений.

Приборы и принадлежности: модульный учебный комплекс МОК- 0.

Краткая теория

Тепловое излучение – это ………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………...

Абсолютно черное тело (АЧТ) – это ……...……………………………………. …………………………………………………………………………………………...…………………………………………………………………………………...............

Основные характеристики теплового излучения:

Энергетическая светимость – это ……...……………………………………….. …………………………………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………...…………………………………………………………………………………………...

 

где R_T - ………………………………………………………………………………….

W - ………………………………………………………………………………………

Ф - ………………………………………………………………………………………

S - ……………………………………………………………………………………….

t - ………………………………………………………………………………………..

Спектральная плотность энергетической светимости (излучательная способность) – это ……………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………...

…………………………………………………………………………………………...

где r_λ,T - ………………………………………………………………………………….

λ - ………………………………………………………………………………………..

Поглощательная способность – это …………………………………………… …………………….……………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………...………………………………………………………………….......................................

где a_λ,T - …………………………………………………………………………………

Ф_λ,погл - ………………………………………………………………………………….

Ф_λ - ………………………………………………………………………………………

 

Закон Стефана – Больцмана: ………………………………………………… …….……………………………………………………………………………………..….………………………………………………………………………………………..

где s = – …………………….………………………………………….

R_T – ……………………………………………………………………………………...

T – ……………………………………………………………………………………….

 

Экспериментальное нахождение температуры излучающего тела проводится с помощью метода ……………………………………………………, основанного на формуле Планка для излучательной способности АЧТ.

Температура рассчитывается по формуле

 

(6)

где ;

λ₁ и λ₂ - ……………………………………………………………………………..

- ………………………………………………………………………...

………………………………………………………………………………………….

 

В данной работе поток излучения пропорционален относительной интенсивности излучения , что позволяет заменить отношения в формуле (6)

(11)

Теоретическое значение температуры может быть найдено из закона Стефана-Больцмана для реального тела (с учётом поглощательной способности ).

. (7)

В данной работе в качестве источника излучения используется ………………………………………………………………………………………….

Энергетическую светимость источника излучения можно выразить через мощность Р_ИСТ, которая выделяется на нем, если …………………………… ………………………………………………………………………………………….

, (8)

где S = 22 мм² -…………………………………………………………………………

Источник излучения нагревается электрическим током, мощность которого при высоких температурах равна

, (9)

где U -……………………………………………………………………………,

I - ……………………………………………………………………………….

Из приведенных законов можно вывести формулу для определения температуры излучающего тела:

(10)

где а_λ,Т ≈ …………. – для вольфрама в данном диапазоне температур.

 

Порядок выполнения работы

1. Включив лампу накаливания, снять показания напряжения U и силы тока I при максимальном напряжении на нити накала лампы. Результаты записать в таблицу 1.

2. Настроить фотоприемник на длину волны λ₁ = 0,65 мкми. снять показания относительной интенсивности теплового излучения . Результат записать в таблицу 1.

3. Настроить фотоприемник на длину волны λ₂ = 0,94 мкм и снять показания относительной интенсивности теплового излучения . Результат записать в таблицу 1.

4. Повторить измерения для десяти различных напряжений на нити накала, уменьшая напряжение на нити накала на 0,8 – 0,9 В для последующего измерения. Минимальное значение напряжения на вольтметре 3 - 4 В.

Таблица 1

№	U, В	I, А	, λ 1 = 0,65мкм	, λ 2 = 0,94мкм	Р,			Т	Ттеор
n/n	B	А			Вт			К	К

Студент(ка) гр. ____ _________________________________ (указать ФИО)

Дата выполнения _________ Преподаватель _________________

Обработка результатов измерений

1. Для каждого значения напряжения на нити накала лампы вычислить мощность, выделяющуюся на спирали источника, по формуле (9). Результаты записать в таблицу 1.

P₁= P₂= P₃=

P₄= P₅= P₆=

P₇= P₈= P₉=

P₁₀=

2. Для каждого измерения вычислить отношение по формуле (11) и . Результаты записать в таблицу 1.

3. Рассчитать температуры источника излучения Т по формуле (6). Результаты занести в таблицу 1.

L =

Т₁ =

Т₂ =

Т₃ =

Т₄ =

Т₅ =

Т₆ =

Т₇ =

Т₈ =

Т₉ =

Т₁₀ =

4. Рассчитать значения температуры Т_теор, полученные согласно закону Стефана-Больцмана для каждой мощности, по формуле (10). Результаты занести в таблицу 1.

Т_теор1 =

Т_теор2 =

Т_теор3 =

Т_теор4 =

Т_теор5 =

Т_теор6 =

Т_теор7 =

Т_теор8 =

Т_теор9 =

Т_теор10 =

5. Построить графики зависимости Р = f(Т) и Р = f(Т_теор) в одних числовых осях.

 

Выводы

В работе экспериментально проверялся ……………………………………….. ………………………………………………………………………………………..., для этого использовался метод………………………………………………………

В ходе выполнения работы измеряли………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………

Методом спектральных отношений определили…………………………………..

…………………………………………………………………………………………

Из закона………………………………………..выразили и вычислили теоретические значения……………………………………………………………...

…………………………………………………………………………………………

Построили экспериментальный и теоретический графики зависимости…………

…………………………………………………………………………………………

Из полученных графиков видно, что……………………………………………….

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

Полученные результаты говорят о том, что закон Стефана-Больцмана ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………