Теоретичні відомості та опис установки

У становленні квантової механіки значну роль відіграло вивчення закономірностей теплового випромінювання, а в ньому – введення абстракції абсолютно чорного тіла. Це таке ідеалізоване тіло, яке починає все падаюче на нього випромінювання будь-якої частоти при будь-якій температурі, поглинальна здатність для нього дорівнює одиниці.

Було встановлено, що повна випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла Е є функцією лише температури Т і пропорційна четвертому степеню цієї температури. Тобто,

Е(Т)=.

Цей вираз одержав назву закону Стефана-Больцмана. Реальні виміри показали, що

Вт/(м²·К⁴)

Одним із завдань даної лабораторної роботи є експериментальне визначення сталої . З цією метою зібрана установка. Вона складається з кола джерела випромінювання і кола приймача випромінювання. Припускається, що потужність струму, що живиться лампа, пропорційна потужності випромінювання з поверхні її спіралі. Тобто

–стала Стефана–Больцмана; – температура тіла;– температура оточуючого середовища,– стала приладу.

Значення таS для деяких температур наведені у таблиці 2.1.:

Напруга на виході пірометра, мВ	Температура випромінювача, 0С	Значення *S, м
0,41	500	2,5*10
0,82	600	2,7*10
1,56	700	2,9*10
2,79	800	3,3*10
4,58	900	3,5*10
7,05	1000	3,8*10

Послідовність виконання роботи

1. Скласти електричну схему згідно методичних рекомендацій до лабораторної роботи і показати її для перевірки викладачеві.

2. Автотрансформатором встановити таку напругу на лампі, щоб її спіраль ледь жевріла.

3. Телескопом ТЕРА-50 встановити на відстані 1м від лампи і відрегулювати його таим чином, щоб спіраль лампи потрапила у центр поля зору телескопа. Площина спіралі прицьому повинна бути паралельна об’єктиву телескопа.

4. Поступово збільшуючи автотрансформатором напругу на лампі, домогтися, щоб напруга на виході пірометра становила 0,41 мВ, що відповідає температурі 500⁰С.

5. Зняти покази вольтметра та амперметра і за формулою визначити сталу .

6. подібним чином визначити сталу Стефана –Больцмана для решти температур, що вказані у таблиці.

7. Виконати математичну обробку одержаних результатів, провестиїх аналіх і порівняти експкриментально одержане значення з табличним.

Завдання для самоконтролю:

1. Що таке теплове випромінювання?

2. Які особливості теплового випомінювання?

3. У чому полягає суть закону Стефана-Больцмана?

4. Які тіла можна вважати абсолютно чорними?

5. Який вигляд має закон Стефана –Больцмана для сірих тіл?

6. Що таке повна випромінювальна здатність?

7. Який вигляд має крива розподілу енергії в спектрі чорного випромінювання?

8. Який фізичний зміст площі, обмеженої кривою розподілу енергії в спектрі чорного випромінювання?

9. Наведіть приклад моделей абсолютно чорних тіл.

10. Яка будова і принцип дії телескопа ТЕРА-50?