- •Експериментальна частина
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювання
- •Опис експериментальної установки.
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювання
- •Контрольні питання
- •Опис роботи лабораторної установки
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювання
- •Контрольні питання
- •Хід виконання роботи
- •Завдання 1
- •Вимірювання
- •Обробка результатів вимірювання
- •Завдання 2
- •Вимірювання
- •Обробка результатів вимірювання
- •Завдання 3
- •Контрольні питання
- •Градуювання шкали спектрометра по лінійчатому спектру неона й вивчення спектра атома водню Мета роботи
- •Прилади та обладнання
- •Коротка теорія
- •Опис експериментальної установки
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювання
- •Контрольні питання
- •Додаток § 7. Теплове випромінювання та його рівноважність
- •§ 8. Закони теплового випромінювання
- •2. Закон Cтефана - Больцмана.
- •§ 9. Оптична пірометрія
- •§ 10. Явище фотоефекта.
- •§ 11. Розрахунок воднеподібних атомів
- •1. Квантовий розрахунок воднеподібних атомів.
- •2. Розрахунок воднеподібних атомів за Бором.
§ 9. Оптична пірометрія
Пірометрія сукупність оптичних методів вимірювання температури за інтенсивністю теплового випромінювання тіл. Прилади, за допомогою яких проводиться таке вимірювання, називаються пірометрами. В оптичній пірометрії застосовуються методи, в основі яких лежать вимірювання за енергетичною світністю R, випромінювальною здатністю та спектральним розподілом енергії випромінювання тіл. У зв’язку з цим розрізнюють три види пірометричної температури тіл, через які розраховується звичайна температура тіла.
1. Радіаційна температура. Радіаційна температура Tрад тіла це температура АЧТ, при якій, його енергетична світність R* дорівнює енергетичній світності тіла R. Порівнювання проводиться термостовпчиком, підключеним до гальванометра, на який фокусується поверхня тіла, що досліджується. Прилад градуюють по АЧТ. Згідно закону Больцмана
, (1)
і при рівності R*=R одержимо
, (2)
де коефіцієнт сірості тіла. Наприклад, при істинній температурі вольфраму 3000 К його Трад = 2250 К.
2. Яскравісна температура. Яскравісна температура тіла Tяс це температура АЧТ, при якій, його випромінювальна здатність дорівнює випромінювальній здатності тіла . Порівнювання проводиться яскравісним пірометром із зникаючою ниткою. Пірометр має відградуйовану лампочку. Нитка лампочки лежить у площині до осі приладу. В цю ж площину через світлофільтр із =660 нм фокусується поверхня тіла, що досліджується. Змінюючи реостатом напругу, яка живить лампочку, доводять її яскравість до яскравості тіла і в цю мить зображення нитки зникає на фоні поверхні тіла. Істинне значення температури обчислюється за формулою
, (3)
де k стала Больцмана, поглинальна здатність тіла. З формули (3) видно, що при істинна температура Т>Tяскр. Значення можна знайти з таблиць. Наприклад, для вольфраму при Т=3000 К і =660 нм =0.46. Обчислення за формулою (3) дає Тяскр=2700 К.
Формулу (3) можна одержати у такий спосіб. За визначенням яскравісної температури випромінювальні здатності тіла і АЧТ рівні, тобто
. (4)
У видимому світлі завжди
, (5)
а тому, використовуючи формулу Планка, з (4) одержимо
. (6)
Після логарифмування (6) маємо
(7)
і, розв'язуючи (6), одержимо (3).
Для практичної роботи, вважаючи, що , із (7)
можна одержати вираз для
. (8)
Тепер перерахунок яскравісної температури у температуру тіла для яскравісного пірометра проводиться за формулою
. (9)
Для кожного з пірометрів величина знаходиться знаходиться за методом найменших квадратів і указується на лабораторному стенді.
3. Кольорова температура. Для будь-якого тіла випромінювальна здатність може бути представленна через поглинальну здатність і випромінювальну здатність АЧТ у виді
У випадку сірого тіла
і тоді спектри випромінювання тіла й АЧТ будуть подібні. При цьому положення максимуму спектра випромінювання АЧТ співпадає з положенням максимуму випромінювання тіла й температура тіла може бути знайдена із закону зміщення Віна
.
Максимум спектра випромінювання Сонця за атмосферою Землі лежить на m=480 нм і після проходження атмосфери він зміщується до m=550 нм. За формулою Віна Ткол=b/ m=6000K, а розрахунки радіаційної температури дають Трад=5800 К. Близькі значення указують на те, що поверхня Сонця за своїми властивостями близька до поверхні АЧТ.