Порядок выполнения работы.
В комплексе ЛКК-1Р можно выяснить справедливость формулы Планка, изучив зависимость интенсивности излучения от температуры на фиксированной частоте. Для изучаемого диапазона частот и температур hω>>kT, и зависимость фототока от температуры имеет вид
Iф=const * exp (-hω/kT). (1)
Источником излучения является нить лампы накаливания. Для определения ее температуры определяют сопротивление R0 при комнатной температуре Т0 и сопротивление R при рабочей температуре. Зависимость сопротивления от температуры линейна в диапазоне 300-2500 К, что позволяет определить температуру:
Т=В + R * (Т0 – В)/R0, где В-константа. (2)
Для вольфрама В=114 К. Нить лампы содержит добавки к вольфраму, поэтому В=50 К.
Установите фотоприемник с маркировкой «ФД» (фотодиод) на задний выход монохроматора (корпус приемника одевается на выступающую из монохроматора короткую трубу). Подключите приемник к входу усилителя (гнездо «ФП»).
Для измерения фототока подключите вольтметр к выходу усилителя (гнезда «Iфп»). Напряжение на фотоприемнике установите равным нулю. Входная щель -1,0 мм, выходные – 3,0 мм.
Ток фотоприемника пропорционален напряжению на выходе «Iфп» с коэффициентом k от 0,1 до 100 мкА/В.
IФП = K*(UBb]X - UTEMH ) (3)
Включите источник излучения – лампу накаливания ЛН. Сфокусируйте излучение на входной щели монохроматора. Направьте поток излучения на задний выход монохроматора. Убедитесь в регистрации фототока в широком диапазоне длин волн, в том числе и в инфракрасной области 750-850 нм. Поворачивая фотоприемник на трубе-креплении, получите максимальное значение сигнала, после чего закрепите приемник винтом.
Напряжение на лампе выведено на гнезда «Uлн». Для измерения тока лампы нужно измерить напряжение UI на гнездах «I», подключенных к эталонному сопротивлению Rэт=1,00 Ом, включенному последовательно с лампой. Сопротивление лампы R=Rэт * Uлн/UI.
Измерение сопротивления при комнатной температуре необходимо проводить при токе не более 50 мА (напряжение UI не более 50 мВ). Если лампа была включена, то ей нужно дать остыть в течение 5 минут.
Полученные данные в пунктах 5 и 6 занесите в таблицу 1.
Рассчитайте среднее значение начального сопротивления.
По формуле (2) рассчитайте температуру, по формуле (3) – фототок. Результаты занесите в таблицу 2.
10. Построите график LnIф=f (1/λT) и определите отношение h/k. (табличное значение h/k= 0,76 * 10-11 К*с).
Таблица 1
ИЗМЕРЕНИЕ НАЧАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛАМПЫ
-
UI , мВ
Uлн , мВ
R0, Ом
R0= при Т0=
Таблица 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
λ= нм
-
UI , В
Uлн ,В
R,Ом
Т,К
1/λT 103, м-1К-1
Uф,мВ
Uтемн,мВ
К, мкА/В
Iф, нА
LnIф
График LnIф=f (1/λT).