Лабораторная работа № 1
Цель работы: исследовать излучение абсолютно чёрного тела.
Выполнение работы:
1. Расчетные формулы:
а) Поток излучения модели АЧТ по данным эксперимента определяется:
, где
- расстояние от выходного отверстия АЧТ до объектива радиометра;
- поток излучения на радиометре;
-площадь объектива, размещаемого на входе радиометра, которая определяется:
, где
- диаметр объектива, размещаемого на входе радиометра.
б) Поток излучения АЧТ определяется:
σ·Sизл·T4, где
σ = 5,67· 10-8 Вт/(м2·к4) - постоянная излучения;
Sизл-площадь АЧТ, которая определяется как
, где
- диаметр выходного отверстия внутренней полости АЧТ;
Т - температура АЧТ.
в) Коэффициент модели АЧТ по данным эксперимента определяется:
г) Коэффициент модели АЧТ по выражению (10) методического пособия по лаботаторным работам «Оптико-электронные системы извлечения информации» под редакцией кандидата технических наук :
εэф = | ε [1+ (1- ε) · (S1/S –S1/S0)] |
ε (1 - S1/S) + S1/S |
где ε – коэффициент теплового излучения материала стенок полости;
S1 - площадь отверстия;
S – полная площадь поверхности полости, включая площадь отверстия;
S0 – площадь поверхности сферы, диаметр которой равен глубине полости (расстоянию между плоскостью отверстия и самой дальней точкой полости).
д) Коэффициент модели АЧТ по выражению (12) методического пособия по лаботаторным работам «Оптико-электронные системы извлечения информации» под редакцией кандидата технических наук :
εэф ≈ 1-ρ· S1/S,
где ρ – коэффициент отражения материала полости.
е) Сила излучения модели АЧТ по данным эксперимента определяется:
,
где 
-телесный угол, который определяется как
;
ж) Рассчитанная сила излучения АЧТ определяется:
, где 
-угол поворота стенда, на котором размещается АЧТ.
2. Выполнение расчётов:
Таблица 1.1.
Определение эффективного коэффициента модели АЧТ
Экспери-ментальные данные | Величина диафрагмы, мм | 2 | 4 | 8 | 8 | 8 |
Температура АЧТ, К | 1120 | 1120 | 1120 | 1560 | 1900 | |
Наружная температура, К | 296 | 296 | 296 | 296 | 296 | |
Поток на радиометре, Вт | 1,74∙10-4 | 6,97∙10-4 | 2,7∙10-3 | 0,01 | 0,023 | |
Поток излучения фона, Вт | 8,54∙10-7 | 3,42∙10-6 | 1,3∙10-5 | 1,36∙10-5 | 1,36∙10-5 | |
Расчетные данные Расчетные данные | Поток излучения модели АЧТ по данным эксперимента, Вт | 0,278 | 1,115 | 4,32 | 16 | 36,8 |
Поток излучения АЧТ, Вт | 0,28 | 1,121 | 4,485 | 16,879 | 37,142 | |
Коэффициент модели АЧТ по данным эксперимента | 0,993 | 0,995 | 0,963 | 0,948 | 0,991 | |
Коэффициент модели АЧТ по выражению (10) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
Коэффициент модели АЧТ по выражению (12) | 1 | 1 | 0,999 | 0,999 | 0,999 |
Таблица 1.2
Исследование закона Ламберта на модели АЧТ
Диафрагма модели АЧТ d АЧТ =8мм | Экспериментальные данные | Угол поворота, град | 3 | 6 | 9 | 12 | 15 |
Поток излучения на радиометре | 0,0231 | 0,023 | 0,023 | 0,0219 | 0,0202 | ||
Расчетные данные | Сила излучения модели АЧТ по данным эксперимента, Вт/м2 | 11.765 | 11.714 | 11.576 | 11.154 | 10.283 | |
Рассчитанная сила излучения АЧТ, Вт/м2 | 11.807 | 11.758 | 11.677 | 11.564 | 11.42 | ||
Погрешность выполнения закона Ламберта, % | 0,35 | 0,376 | 0,875 | 3,67 | 11,06 |
Таблица 1.3
Исследование закона Больцмана на модели АЧТ
Температура АЧТ, К | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 |
Поток излучения на радиометре, Вт | 0,00259 | 0,00368 | 0,005073 | 0,006828 | 0,009 |
Светимость модели АЧТ по данным эксперимента, Вт/м2 | 8,244∙104 | 1,012∙105 | 1,596∙105 | 2,173∙105 | 2,865∙105 |
Светимость АЧТ по выражению (15), Вт/м2 | 8,301∙104 | 1,176∙105 | 1,619∙105 | 2,178∙105 | 2,87∙105 |
Коэффициент излучения модели АЧТ | 0,993 | 0,861 | 0,985 | 0,998 | 0,998 |
