- •Лабораторная работа № 16 определение удельного заряда электрона
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 17 изучение магнитного гистерезиса с помощью осциллографа
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 20 исследование резонанса напряжений
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 21 исследование дисперсии стеклянной призмы
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 22 изучение явления интерференции света
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 23 получение и исследование поляризованного света
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 24 изучение законов теплового излучения
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 25 изучение внешнего фотоэффекта
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 26 изучение спектра водорода
- •1. Теоретическое введение
- •2. Описание установки и метода измерений
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Вопросы для самоконтроля
2. Описание установки и метода измерений
Принципиальная схема специальной экспериментальной установки приведена на рис. 57. Она состоит из источника теплового излучения 1 (нихромовой спирали в форме цилиндра); механического модулятора светового потока, включающего обтюратор 2 и электродвигатель 3; набора оптических инфракрасных светофильтров 4; сферического зеркала 5; пироэлектрического приемника излучения 6; электронного блока обработки сигнала фотоприемника с цифровым вольтметром 7 и блока питания 8.
Смена оптических инфракрасных светофильтров осуществляется поворотом барабана со светофильтрами на фиксированный угол с помощью рукоятки, расположенной под крышкой. Поворот барабана следует производить плавно (только по ходу часовой стрелки) до щелчка, означающего фиксацию положения светофильтра. При этом номер установленного светофильтра указывается в овальном кружке, нарисованном на верхней крышке установки. Используемые в установке инфракрасные фильтры (№ 1−№ 7) позволят выделить из падающего на них потока излучения, испускаемого накаленной нихромовой спиралью, очень узкие спектральные интервалы, максимумы которых приходятся на определенные длины волн, называемые эффективными длинами волн. В таблице указаны эффективные значения длин волн λ, соответствующие определенным номерам светофильтров.
Пропущенное светофильтром излучение падает на сферическое зеркало и, отражаясь от него, направляется на чувствительную площадку фотоприемника. В фотоприемнике происходит преобразование светового сигнала в электрический. Величина напряжения электрического сигнала на выходе фотоприемника (измеряется цифровым вольтметром) пропорциональна величине падающего на фотоприемник светового потока Фλ,Т, а значит, и rλ,Т, так как Фλ,Т = rλ,Т ·S, где S − площадь облучаемой поверхности фотоприемника.
Таким образом, показания Uλ,Тцифрового индикатора вольтметра, выражаемые в вольтах, пропорциональны величине испускательной способности. Следовательно, кривые зависимости rλ,Т и Uλ,Т от длины волны λ (при постоянной температуре излучателя) имеют одинаковый вид.
3. Порядок выполнения работы
1. Результаты измерений и расчетов, а также единицы измерения величин заносите в таблицу.
Т, К
|
№ светофиль тра |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 | |
λ, мкм |
2,10 |
2,50 |
3,20 |
3,90 |
4,59 |
6,21 |
8,40 |
UТ |
<UТ> | |
900 |
Uλ,Т
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
| |||
<Uλ,Т> |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Установите в рабочее положение светофильтр № 1 (цифру 1 в овальном кружке на верхней панели установки). Поворот рукоятки барабана светофильтров производить только по ходу часовой стрелки.
3. Подключите установку к электрической сети (вилку шнура питания вставьте в розетку и нажмите кнопку «СЕТЬ»). При этом загорится красная лампочка, сигнализирующая о подключении установки к сети. Одновременно с ней загорятся еще две красные лампочки, одна из которых указывает номер включенного диапазона измерений (первый или второй), а вторая сигнализирует о подключении излучателя к определенному источнику тока (Т1, Т2или Т3). Если включен первый диапазон измерений и источник тока Т1, то дальше необходимо перейти к выполнению пункта 3. Если же включен второй диапазон или один из источников тока Т2или Т3, то необходимо нажатием кнопки «ДИАПАЗОН» включить первый диапазон измерений, а нажатием кнопки Т1подключить источник тока, обеспечивающий температуру нагрева спирали Т1= 900 К. Не допускается одновременное нажатие любых двух кнопок из Т1, Т2и Т3.
4. Включите электродвигатель модулятора, нажав кнопку «МОДУЛЯТОР» (загорится красная лампочка), и не выключайте его до окончания измерений. Дайте установке прогреться не менее пяти минут. Это требование необходимо выполнить обязательно, ибо только по прошествии такого промежутка времени излучатель нагреется до температуры Т1= 900 К.
5. Определите показания Uλ,Т на цифровом табло вольтметра и запишите их в таблицу. Ноль целых на табло не высвечивается. Поэтому, если на табло высвечивается, например, 27, то следует читать как 0,27 В. Если же на табло высвечивается информация 1 (после запятой цифры не светятся), то следует нажатием кнопки «ДИАПАЗОН» включить второй диапазон измерений. При этом показания на табло следует увеличивать в три раза (умножать на три). При величине показаний цифрового вольтметра меньших 2 В следует нажатием кнопки «ДИАПАЗОН» перейти на первый диапазон измерений.
6. Последовательно устанавливая в рабочее положение светофильтры от № 1 до № 8 (включительно), снимите показания Uλ,Ти UТ с цифрового табло и запишите в таблицу. Повторите измерения еще два раза. В положении 8 блока светофильтров вместо узкополосного светофильтра устанавливается нейтральный ослабитель, что позволяет измерить величину UТ, пропорциональную энергетической светимости RТ.
7. Выполните аналогичные измерения (пункт 5) для температуры Т2= 740 К, нажав кнопку Т2(при этом красная лампочка против кнопки Т1погаснет и загорится вторая против кнопки Т2), а затем для температуры Т3= 630 К, нажав кнопку Т3. После перехода к новой температуре надо обязательно выждать не менее 5 мин до начала проведения измерений. Результаты измерений занесите в таблицу.
8. Нажатием кнопки «МОДУЛЯТОР» отключите электродвигатель от блока питания. Выключите установку нажатием кнопки «СЕТЬ» и выдерните вилку шнура питания из розетки.
9. Постройте графики зависимостей <Uλ,Т> =f(λ) для трех температур. В интервалах длин волн 0−2,0 мкм и 8,5−12 мкм изобразите предполагаемый ход кривых в соответствии с теоретическими положениями. Сравните полученные кривые с теоретическими (рис. 58) и дайте ответ на вопрос: можно ли рассматривать излучатель лабораторной установки как серое тело?
10. По графикам определите значения λmaxдля трех температур (Т1, Т2, Т3).
11. По формуле Т·λmax= b вычислите значения b и найдите его среднее значение bср. Сравните полученное значение bсрс теоретическим и сделайте выводы.