Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Порядок выполнения работы




1 Поворотом рукоятки блока фильтров по часовой стрелке установить в рабочее положение фильтр №1.

2 Включить двигатель модулятора, нажав кнопку МОДУЛЯТОР (до окончания измерений не выключать).

3 Снять показания с цифрового индикатора. Если на индикаторе высвечивается информация 1. (после запятой цифры не светятся), то следует нажать кнопку 4 ДИАПАЗОН (при этом показания индикатора следует увеличить в 3 раза).

4 Последовательно осуществляя смену фильтров, снять показания и заполнить табл. 2. Провести не менее трех измерений для каждого фильтра. Смену фильтров осуществлять только по часовой стрелке. Определить среднее значение U R(λ, Т)

 

Таблица 2

 

λmax, мкм 2,1 2,5 3,2 3,9 4,5 6,2 8,5 UR (Т 1)
UR(λ,Т), В                  
                 
                 
ср.знач.                

 

При величине показаний цифрового индикатора вольтметра меньших 2 В более точными являются показания на диапазоне 1. В положении 8 блока фильтров вместо узкополосного фильтра устанавливается нейтральный ослабитель, что позволяет измерить величину U, пропорциональную энергетической светимости R T в интервале длин волн от 2 до 20 мкм.

5 Повторить измерения по пункту 4 для температуры Т 2, нажав кнопку Т2 (при этом светодиод против кнопки Т1 должен погаснуть), а затем для температуры Т3. Результаты измерений занести в таблицы 3 и 4, аналогичные таблице 2. После перехода к новой температуре выждать 5 минут до начала проведения измерений.

6 Построить графики зависимостей U R(λ) = U R(λ) (λ,Т = const) для трех температур. Графики следует строить на миллиметровой бумаге, выбрав масштаб по оси длин волн 1 мкм = 20 мм, а по оси напряжений 1 В = 50 мм. В интервале длин волн 0-2,0 мкм и 8,5-10 мкм изобразить ход кривых и убедиться в их соответствии с теоретическими положениями.

7 Нажатием кнопки МОДУЛЯТОР отключить двигатель от блока питания. Выключить установку нажатием кнопки СЕТЬ.

 

Для проверки закона Стефана-Больцмана необходимо определить площади ST 1, ST 2, ST 3, ограниченные кривыми U R(λ) (λ,Т = const) для трех температур и осью абсцисс, и проверить справедливость соотношений

(7)

Заданные величины температур: Т1 = 900 К, Т2 = 740 К, Т3 = 630 К. С другой стороны, можно экспериментально измерить величину напряжения URT, пропорциональную (l, Т = const) для трех температур (в этом случае вместо узкополосного фильтра устанавливается нейтральный ослабитель), и проверить справедливость соотношений

(8)

1 Проверить выполнение соотношений (7).

2 Вычислить среднее значение соотношений (8) и отношение каждого значения от среднего. Сделать выводы.

3 Используя экспериментально измеренные значения URT 1, URT 2, и URT 3 из таблиц 2 и 3 и значения заданных температур излучателя, проверить выполнение соотношений (8). Проделать аналогичные вычисления по п. 3.

4 Полученные в работе результаты записать в табл. 3.

Таблица 3

 

№ п/п Тэксп ∆Т, К
                   
                   
                   

 

В таблице 3 приняты следующие обозначения:

∆Т – разность температур излучателя: заданной и экспериментально найденной; – среднее значение отношения по трем температурам; – среднее значение отношения по трем температурам; – отклонение отношения от среднего значения , вычисленное в процентах, для каждой температуры; – отклонение отношения от среднего значения , вычисленное в процентах, для каждой температуры.

 

Контрольные вопросы для допуска к работе

 

1 Назначение приемника излучения.

2 В каком устройстве происходит преобразование энергии и какой энергии в какую?

3 Назначение цифрового вольтметра.

4 Для какой цели предназначен набор светофильтров?

5 Что является источником излучения в данной работе?

6 Как осуществить питание источника излучения?

 

Контрольные вопросы к защите работы

 

1 Какова природа теплового излучения?

2 Что такое термодинамическое равновесие?

3 Какова физическая сущность гипотезы квантов?

4 Что такое АЧТ и какому закону подчиняется спектральная плотность его излучения?

5 Какие части кривой распределения спектральной плотности излучения АЧТ описываются соотношениями:

1 (hc)/λ = kT;

2 (hc)/λ >> kT;

3 (hc)/λ << kT.

6 Сформулируйте закон смещения Вина.

7 Сформулируйте закон Стефана-Больцмана.

8 Сформулируйте закон Кирхгофа.

9 Каков физический смысл коэффициента излучения реального тела и от каких факторов он зависит?

10 Что такое серое тело?

 

Задание 2. Проверка справедливости закона смещения Вина.

Цель работы: изучить основные закономерности теплового излучения;

проверить выполнение закона смещения Вина.

Вывод закона смещения Вина из закона Планка

Соотношение (1) для спектральной плотности излучения исследуем на экстремум. Для этого функцию R(λ,Т) продифференцируем по λ и полученное выражение приравняем к нулю:

(9)

Введя обозначение , после сокращений получим:

. (10)

Выражение (10) – трансцендентное уравнение, имеющее единственный корень . Следовательно,

, откуда

. (11)

Здесь величина b является константой, т.к. определяется через постоянные h, c, K; величина - постоянная Вина.

Формула (11) выражает закон смещения Вина: с увеличением абсолютной температуры Т максимум функции R(λ,T) смещается в сторону меньших длин волн.

Подстановка значения в формулу (1) приводит к формуле Вина (12):

, (12)

где .

Как видим, величина a также является константой, т.к. выражается через постоянные величины.

Измерения UR (λ,Т = const) выполнить, как в задании 1. Результаты занести в таблицу 4.

 

Таблица 4

 

λmax, мкм 2,1 2,5 3,2 3,9 4,5 6,2 8,5 U(R1)
UR(λ,Т), В                  
                 
                 
ср.знач.                

 

1 Определить из графиков UR (λ,Т = const) величины λmax для трех температур.

2 Вычислить по формуле (10) значения Т1эксп, Т2эксп, Т3эксп.

3 Сравнить полученные результаты с заданными величинами температур:

Т1 = 900 К, Т2 = 740 К, Т3 = 630 К. Вычислить отклонение расчетных температур от заданных. Сделать выводы.

Контрольные вопросы для допуска к работе, контрольные вопросы к защите работы те же, что и для задания 1.

 

Задание 3. Экспериментальное определение постоянной Планка

Цель работы: изучить основные закономерности теплового излучения;

определить постоянную Планка.

Из формулы (11) по экспериментальным значениям и заданным значениям определяем постоянную Планка по формуле:

. (13)

 

Измерения UR (λ,Т = const) выполнить, как в задании 1.

1 Определить из графиков U R (λ, Т = const) величины λmax для трех температур.

2 Определить значения b для трех температур.

3 Определить значения h для трех температур. Найти среднее значение h.

4 Полученные в работе результаты записать в таблицу 5.

 

Таблица 5

 

№ п/п λmax, м Тзад, К h hcр
             
           
           

 

Полученный результат записать в виде . Значения рассчитать по формуле:

,

где - число измерений (в нашем случае , то есть для трёх температур).

 

Контрольные вопросы для допуска к работе, контрольные вопросы к защите работы те же, что и для задания 1.

 

 

 

Литература

 

1 Савельев И.В. Курс общей физики т.3 – М. Наука, 1987, §§ 1–7.

2 Сивухин Д.В. Общий курс физики, Оптика – М. Наука, 1980, §§ 112–119.

3 Трофимова Т.И. Курс физики. – М. Высшая школа, 1985, §§ 129, 200.

4 Ландсберг Г.С. Оптика – М. Наука, 1976, §§ 194–201

5 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.—М. Высшая школя, 2001. § 35.

6 Наркевич И.И., Волмянский Э.И., Лобко С.И. Физика. – Мн., ООО «Новое знание». 2004. § 26.1.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Методическое обоснование работы ……………………………………………3

Описание лабораторной установки……………………………………………..5

Задание 1. Проверка закона Стефана - Больцмана…………………………….8

Контрольные вопросы для допуска к работе…………………………………..11

Контрольные вопросы к защите работы……………………………………….11

Задание 2. Проверка закона смещения Вина…………………………………..11

Задание 3. Экспериментальное определение постоянной Планка…………...13

Литература……………………………………………………………………….15

 

План 2006/2007, поз

 

Дудо Николай Иосифович

Шкирман Станислав Фёдорович

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

по изучению законов теплового излучения

 

 

по дисциплине

 

«ФИЗИКА»

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-07-29; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 359 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Если вы думаете, что на что-то способны, вы правы; если думаете, что у вас ничего не получится - вы тоже правы. © Генри Форд
==> читать все изречения...

2337 - | 2243 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.