Описание установки

Законы теплового излучения можно использовать для определения температуры раскаленного тела. Приборы для измерения температуры нагретых тел по интенсивности их теплового излучения в оптическом диапазоне спектра называются оптическими пирометрами. Они подразделяются на три группы: 1) яркостные, 2) цветовые и 3) радиационные пирометры.

Наибольшее распространение получил метод определения температур, основывающийся на сравнении излучения светящегося тела с излучением абсолютно черного тела на одном и том же фиксированном узком участке спектра. Обычно используется красная часть спектра. Схема яркостного пирометра, обычно называемого пирометром с исчезающей нитью, показана на рисунке. В данной работе излучающим телом является нить накаливания электрической лампочки, температуру которой нужно найти.

В простейшем пирометре с исчезающей нитью объектив (ОБ) дает действительное изображение светящейся нити лампы накаливания (Л) в плоскости, где расположена нить накала эталонной лампы (Н) пирометра. Изображения нити лампы накаливания и нити эталонной лампы пирометра одновременно рассматриваются через окуляр (ОК). За окуляром находится светофильтр (СК), позволяющий выделить узкую спектральную область ( мкм). Введение и удаление светофильтра осуществляется поворотом обоймы со светофильтрами. Накал нити эталонной лампы (Н) регулируют реостатом R посредством вращения кольца, находящегося в передней части трубы пирометра. Изменяя реостатом R величину тока в эталонной лампочке (Н), можно добиться исчезновения видимости нити эталонной лампы (Н) на фоне нити лампы накаливания (Л). В этом случае температуры нити лампы накаливания и нити эталонной лампы станут одинаковыми.

В момент “исчезновения” нити (Н) эталонной лампы производят отсчет по шкале гальванометра (Г). Шкала гальванометра градуируется в градусах Цельсия. На приборе имеется две шкалы: одна для измерений в интервале температур 700-1400⁰С (при введенном красном светофильтре), другая для интервала 1200-2000⁰С (при введении ослабляющего светофильтра (СО) между объективом и эталонной лампой пирометра).

Источник света (нить лампы накаливания) отличается от абсолютно черного тела. В момент выравнивания яркостей нитей эталонной лампы (Н) и лампы накаливания (Л) прибор показывает так называемую яркостную температуру, которая ниже истинной температуры тела. Яркостная температура равна такой температуре абсолютно черного тела, при которой спектральная плотность энергетической яркости абсолютно черного тела равна спектральной плотности энергетической яркости исследуемого тела. Спектральной плотностью энергетической яркости называется величина энергии излучения в единичном интервале длин волн, испущенной в единицу времени в единичной телесный угол и приходящийся на единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения излучения.

Энергетическая светимость нечерного тела равна:

Отсюда

Истинная температура нити лампы накаливания определяется по графику зависимости для вещества, используемого в работе.