Красный светофильтр "вырезает" достаточно узкий спектральный интервал длин волн све­та, идущего от объекта, вследствие чего сравнение яркости объекта и нити пирометрической лампы производится в квазимонохрома­тическом свете.

Для изменения яркости свечения нити пирометрической лампы применяется кольцевой реостат 6.

При температурах нити исследуемой лампы выше 1400°С на пути светового пучка устанавливается дополнительно стеклянный нейтральный светофильтр 7, который уменьшает яркость изображения нити в одинаковое число раз по нему диапазону длин волн, пропускавшие красным светофильтром. Использование этого светофильтра дает воз­можность работать в широком интервале температур, не увеличи­вая габаритов прибора.

Шкалы 8 пирометра заранее проградуированы по абсолютно чер­ному телу в °С. На приборе имеются две шкалы, отмеченные крас­ной и зеленой точками: одна для измерений в интервале 1200-2000°С (красная точка), другая - 700-1400°С (зеленая точка).

Внешний вид пирометра схематически показан на рис. 3: I - объектив; 2- окуляр; 3 - кольцо для ввода красного светофильтра; 4 - рифленое кольцо для поворота кольцевого реостата; 5 - корпус измерительного прибора пирометра; 6 - головка, поворо­том которой вводятся нейтральный светофильтр. Белая точка на го­ловке совпадает либо с красной точкой на корпусе пирометра (свето­фильтр введен), либо с зеленой точкой (светофильтр выведен). Из­мерение температуры производится по той шкале, цветовой индекс которой соответствует цвету точки на корпусе пирометра.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Перемещением объектива и окуляра вперед или назад можно ме­нять резкость картины в поле зрения окуляра пирометра. Перемещение объектива меняет резкость только изображения нити объекта; пере­мещение окуляра одновременно меняет резкость как изображения объекта, так и резкость нити лампы пирометра.

Измерение температуры нити исследуемой лампы с помощью пирометра с исчезающей нитью производится следующим образом.

Пирометр наводят на исследуемый объект (нить лампы), затем с помощью объектива и окуляра получают четкие изображения нитей исследуемой и пирометрической ламп. После этого вращением кольцевого реостата меняют накал нити пирометрической лампы. В зависимости от того, какова яркость нити лампы пирометра по срав­нению с яркостью изображения объекта, нить пирометрической лампы (в виде дуги) будет выглядеть на фоне изображения объекта более темной или более светлой. При равенстве их яркостей нить пиромет­рической лампы "исчезает" на фоне изображения объекта.

4. Порядок выполнения работы

1.  Повернуть ручки 4 и 5 регулировки напряжения (рис.1) в крайне левое положение (что соответствует минимальному напряжению на исследуемой лампе при последующем включении выпрямителя).

2.  Под наблюдением лаборанта подсоединить выпрямитель 3 к сети и включить выпрямитель, установив тумблер 8 в положение "Сеть".

3.  Установить с помощью ручек 4 и 5 напряжение U на исследуемой лампе, равное 10 В. Записать в табл. I величину этого напряжения и соответствующий ток I (по показанию амперметра).

4.  Ввести красный светофильтр поворотом кольца 3 (рис.3). Если поле зрения имеет красную окраску - фильтр уже введен.

5. Перемещением объектива I и окуляра 2 получить резкое изо­бражение нити исследуемой лампы и нити лампы пирометра.

6.  Ввести ослабляющий светофильтр. Доя этого установить головку 6 так, чтобы белая точка на ней совпадала с красной точкой на корпусе пирометра.

7.  Вращая рифленое кольцо 4, то есть изменяя яркость свечения нити пирометрической лампы, и производя наблюдения с помощью окуляра, добиться того, чтобы нить пирометрической дампы исчез­ла на фоне изображения нити исследуемой лампы. Для большей точности рекомендуется уравнивать яркости сначала со стороны большей., а затем меньшей яркости нити пирометрической лампы.

8.  Добившись исчезновения нити пирометрической лампы, произ­вести отсчет яркостной температуры Т, по соответствующей шкале пирометра. Повторить измерения (п.7) еще два раза, и данные за­нести в табл. I.

9.  Уменьшая последовательно напряжение на исследуемой лампе на I В, произвести измерения аналогично п. п. 7 и 8 для U =10;
9; 8; 7; 6 и 5 В.

Внимание! При температурах меньше 1400°С ослабляющий светофильтр следует вывести (с помощью головки 6, белая точка на которой при этом должна совпадать с зеленой точкой на корпусе пирометра) и измерения температур производить по шкале, обозначенной зеленым цветом.

5.  Обработка результатов измерений лампы:

1 . Определение истинной температуры Т нити исследуемой лампы:

- вычислить средние значения яркостной температуры (Тя)cp для каждой пары величин U u I,

- вычислить по формуле (5) температурную поправку ΔТ;

- вычислить по формуле (3) истинные температуры Т, соответствующие средним яркостным температурам (Тя)ср;

-  перевести значения Т в градусы шкалы Кельвина (К).

-   

2. Определение показателя степени п в законе интегрального излучения (4).

- вычислить значения электрической мощности N=IU(Вт), расходуемой исследуемой лампой;

- вычислить lgN и lgT и записать в табл.1

- построить график зависимости lgN от lgT. По накло­ну полученной прямой найти n (см. рис.4):

Рис.4.

№ п/п

U, в

I, a

N, Bm

Тя1,С

Тя2,С

Тя3,С

(Тя)ср, С

ΔТ, С

Т, С

Т, К

lgT

lgN

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

…

6.  Контрольные вопросы.

1.  Какова цель проведения данной работы? Каково содержание работы?

2.  Что называется тепловым (температурным) излучением?

3.  Каков механизм возникновения теплового излучения?

4.  Каким телам свойственно тепловое излучение?

5.  Чем объясняется непрерывный характер теплового излучения?

6.  .Что называется абсолютно черным телом? Как оно реализу­ется на практике?

7.  Что называется потоком излучения?

8.  Что нужно знать для полной характеристики теплового излучения?

9.  Что называется спектральной плотностью излучения? В каких единицах в системе СИ она измеряется?

10.  Дайте определение энергетической светимости тела. Как она связана во спектральной плотностью излучения тела?

11.  Сформулируйте закон Кирхгофа, Для всех ли тел он выполняется?

12.  Напишите формулу Планка для спектральной плотности из­лучения АЧТ.

13.  Напилите формулу Вина. Как ее получить из формулы Планка?

14.  Нашалите закон Стефана-Больцмана. Почему он не выполняется для реальных тел?

15. Какие тела называются серыми? Что такое степень черноты?

16. Что называется яркостной температурой? Почему истинная температура тела больше яркостной температуры?

17. Пользуясь приближением Вина, получите связь Т и Тя.

18. Расскажете об устройстве пирометра, используемого в данной работе. Почему он называется пирометром с исчезающей нитью?

Для чего применяются красный и нейтральный светофильтры?

20. Покажите на основе закона Кирхгофа, что при данной тем­пературе реальные тела излучают меньше энергии, чем абсолютно черное тело.

21.Покажите, исходя из закона Кирхгофа, что если тело не поглощает каких-либо волн, оно не должно их и излучать.

22.Покажите на основе закона Кирхгофа, что тела, которые больше поглощают, должны и больше излучать энергии (при данной температуре в длине волны света).

23.Вследствие изменения свойств поверхности тела при его нагревании поглощательная способность тела увеличилась в 1,25 раза. На сколько процентов при этом изменилась (увеличилась или уменьшилась) его излучательная способность?

24.Как связаны между собой энергетическая светимость и излучательная способность тела? Напишите эту связь в дифференциальном и интегральном виде. Дайте определение указанных величин.

25.Нарисуйте кривую распределения энергии в спектре абсолютно черного тела в зависимости от длины волны и укажите награфике, что собой представляют: I) энергетическая светимость,
2) энергия, излучаемая в единицу времени с единичной площади поверхности в интервале длин волн λ.

26.В каких единицах (в СИ) измеряется излучательная спо­собность тела, отнесенная: I) к единичному интервалу длин волн - rλ. 2) к единичному интервалу частот - rν? Дайте определение этих величин.

27. На сколько процентов следует увеличить температуру АЧТ, чтобы излучаемая им энергия возросла в 16 раз?

28.Во сколько раз возрастает энергия, излучаемая нагретым телом, близким по свойствам к АЧТ, если его температуру увели­чить на 20%?

29.На сколько процентов возрастет энергия, излучаемая аб­солютно черным телом, если его температуру увеличить на 10%?

30.Раскаленный шар радиусом 10 см излучает за 16 с 17 МДж энергии. Чему равна температура шара? Шар считать абсолютно чер­ным телом

31.Температура вольфрамовой спирала в 25-ваттной электролампе равна 250С К. Отношение ее энергетической светимости к энергетической светимости АЧТ при этой температуре равно 0,25. Найти величину излучающей поверхности спирали.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11