ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Методическое указание к лабораторной работе № 6 – О.

Исследование ЗАКОНОВ Термического ИЗЛУЧЕНИЯ.

Составители: А.И.Горковенко
П.Ю. Третьяков
И.Г. Фатеев

Т Ю М Е Н Ь 2004 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6-О.

Исследование ЗАКОНОВ Термического ИЗЛУЧЕНИЯ.

Цель работы: 1. Знакомство с пирометрическим способом измерения больших температур. 2. Найти постоянную Стефана-Больцмана.
Принадлежности оптический ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. пирометр ОППИР-017, источник неизменного тока /батареи/, источник света - лампа, реостат, вольтметр, амперметр.

Короткая ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для измерения температур раскаленных тел употребляется так именуемые пирометрические способы, основанные на применении законов термического излучения.

Термическим излучением именуется электрическое излучение, обусловленное термическим движением атомов и молекул вещества, т.е. за счет его внутренней энергии ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.. Только термическое излучение может находиться в термодинамическом равновесии с самим излучающим телом.

Электрические излучения, обусловленные хим, электрическими и другими процессами, не являются термическими и не могут находиться в термодинамическом равновесии с излучающим телом.

Хоть какой поток световой /электрической/ энергии, падающий на кожа, в общем случае отчасти отражается от нее ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. , отчасти проходит через тело, а остальная часть поглощается. Поглощенная энергия преобразуется в большинстве случаев в энергию термического движения молекул и атомов, потому тела, всасывающие лучи, греются. В свою очередь, все тела испускают лучистую энергию в виде электрических волн различной длины. Интенсивность излучения увеличивается с увеличением температуры. Не считая того, в диапазоне ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. излучения наблюдается неравномерное рассредотачивание энергии по длинам электрических волн.

Толика энергии, приходящаяся на разные участки диапазона , за- висит от температуры излучающего тела. К примеру, при температуре 900-1000К большая энергия излучения приходится на инфракрасные и красноватые участки диапазона. При предстоящем нагревании возрастает толика энергии, приходящейся на видимые лучи.

Для ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. свойства термического излучения употребляются последующие физические величины:

1. Поток энергии Ф, т.е. количество энергии, излучаемое в единицу времени /мощность излучения/ и измеряемое в ваттах

, .

2. Поток энергии, испускаемой единицей поверхности излучающего тела по всем фронтам, именуют энергетической светимостью тела либо интегральной плотностью излучения

, .

3. Спектральная плотность излучения - это поток энергии, испускаемый единицей коже в интервале длин волн /лучеиспускательная ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. способность тела/

, .

Зная лучеиспускательную способность тела в каждом спек- тральном участке, можно вычислить интегральную плотность излучения, просуммировав по всем длинам волн:

.

4. Поглощательная способность тела - это отношение поглощенного потока к падающему , т.е.

.

Для тела, на сто процентов всасывающего падающее на него излучение всех длин волн при хоть какой температуре, . Такое ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. тело именуется полностью черным. Тело, для которого поглощательная способность меньше единицы, но схожа для всех длин волн и зависит только от температуры, материала и состояния коже, именуют сероватым. Как следует, для сероватого тела .

Термическое излучение, как сбалансированное излучение, должно подчиняться неким закономерностям, вытекающим из принципов термодинамики. Разглядим ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. эти закономерности, т.е. законы термического излучения.

ЗАКОН КИРХГОФА.

Отношение лучеиспускательной возможности тела и его поглощательной возможности не находится в зависимости от материала тела и приравнивается лучеиспускательной возможности полностью темного тела, являясь универсальной функцией длины волны и температуры.

(1)

Для универсальной функции Кирхгофа, используя статистические способы и представления о квантовом нраве ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. термического излучения, М. Планк вывел формулу , которая известна как формула Планка:

, (2)

где с - скорость света в вакууме, h= Дж×с - неизменная Планка, Дж / К - неизменная Больцмана.

ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ ВИНА.

Длина волны lmax, на которую приходится максимум спектральной испускательной возможности полностью темного тела, назад пропорциональна его термодинамической температуре.

(3)

где м×К ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. - неизменная Вина.

Из экспериментальных кривых зависимости функции спектральной плотности излучения от длины волны при разных температурах /рис.1/ следует , что рассредотачивание энергии в диапазоне полностью темного тела является неравномерным. Все кривые имеют максимум, который с повышением температуры сдвигается в сторону более маленьких волн.

Т3 > Т2 > Т1
Т3
Т2
Т1
lmax ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Рис.1.


izvinite-a-deti-mogut-kak-to-vliyat-na-semyu-nu-chtobi-vosstanovit.html
izvinite-vi-sluchajno-chelyust-ne-teryali.html
izvlechenie-i-vospolnenie.html