iE 22 (849872), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Ток и напряжение накала измеряется комбинированным измерительным прибором, показания индуцируются на ЖКиндикаторе. Так как исследуемый образец оксидного катода можно считатьсерым телом в ограниченном диапазоне температур, измерения проводятся винтервале 1000 ÷ 2200 К. Коэффициенты поглощения AT вольфрама приразличных температурах приведены в табл. 1.Рис. 5. Принципиальная блок-схема установки8Температура вольфрамового катода, как правило, неодинакова в различных точках, так как его концы охлаждаются значительно сильнее, чем середина за счёт теплоотвода на массивных держателях. При коаксиальном расположении электродов лампы и симметрично расположенных держателяхможно считать, что кривая изменения температуры вдоль катода имеет широкий размытый максимум в средней части, что позволяет считать, чтобольшая часть нити накала имеет во всех точках практически одинаковуютемпературу.

Массивный анод в схеме не подключён, однако он являетсядополнительным термостабилизирующим фактором, замедляя отвод тепла откатода. Из-за наличия анода при выполнении эксперимента нить накала невидна сквозь окошко в корпусе установки и визуально контролировать накалнити нельзя.Таблица 1Коэффициент поглощения оксидного вольфрамового катодаИстинная температура Т, КAТ10000,11812000,20114000,21816000,31518000,34820000,42322000,5163. Порядок выполнения работы1. Включите установку в сеть с напряжением 220 В. Поставьте переключатель «СЕТЬ» в положение «ВКЛ», при этом должен загореться сигнальныйсветодиод.92. Кнопками «УСТАНОВКА ТОКА» измените ток накала лампы, контролировать значение этого тока I и напряжения на нити накала U с помощью встроенного измерительного прибора.

Данные занесите в таблицу 2.3. По окончании работы поставьте переключатель «СЕТЬ» в положение«ВЫКЛ» и выньте сетевую вилку из розетки.Данные установкиСопротивление нити накала при комнатной температуре:Rкомн = 0,307 ОмКомнатная температура:Tкомн ≈ 300 КПлощадь поверхности нити накала:S = 5∙10–7 м2Температурный коэффициент сопротивления материаланити нити накала:α = 4,5∙10–3 К–1Инструментальная погрешность измерения тока в нитинакала:ΔI = 2 мАИнструментальная погрешность измерения напряженияна нити накала:ΔU = 0,02 В4. Обработка результатов измерений1.

Для каждого измеренного значения тока и напряжения накала, рассчитайте:мощность, рассеиваемую излучателем, по формуле (8);сопротивление нити накала (10);температуру нити (11);натуральный логарифм мощности;натуральный логарифм температуры.Все данные занесите в табл. 2.10Таблица 2U,ВI,мАP,ВтR,ОмT, Кln Pln TATσ,Вт/(м ·К4)22. Постройте график зависимости ln P от ln T. Линейность графика подтверждает справедливость формулы (9). Найдите n в формуле (9) как отношение приращенийnΔ(ln P )Δ(ln T )по линейной аппроксимации зависимости ln P (ln T) на графике. Сравните найденное значение n с используемым в формуле (3).3.

Используя формулу (7), оцените коэффициент B:BP2  P1.S(T2n  T1n )Здесь S – площадь поверхности спирали, P2 и P1 – мощности, подводимые к спирали соответственно при температурах T2 и T1 [по линейной аппроксимации зависимости ln P (ln T) на графике].4. По графику ln P (ln T) рассчитайте погрешность измерения n и σ. Запишите окончательный результат в виде n  n  Δn с учётом правил округления.5. По данным таблицы 1 постройте график зависимости AT(T) для исследуемого тела.

Найдите на этом графике значения поглощательной способности AT для температур эксперимента и занесите их в табл. 2.6. По формуле, следующей из (4) и (7):BT n4σATрассчитайте значение постоянной Стефана-Больцмана σ для каждогозначения T из табл. 2 и занесите его в ту же таблицу.117. По данным табл. 2 рассчитайте среднее значение σ и погрешность егоизмерения. Запишите окончательный результат в виде σ  σ  Δσ с учётомправил округления.8. Сравните полученное значение σ со справочным значением σ .

Проверьте, выполняется ли равенствоσ  σ  Δσ .Б. Проверка выполнения закона смещения Вина. Определение постоянной ВинаЦель работы: исследование зависимости спектральной излучательнойспособности нити накала от температуры и длины волны излучения; оценкапостоянной Вина.Описание метода измеренийВ этом эксперименте в качестве объекта исследования используетсянить накала обычной лампы накаливания, представляющая собой хорошуюмодель излучателя – серого тела. Температура нити накала лампы устанавливается многофункциональной кнопкой «РЕЖИМ РАБОТЫ.ВХОД/ТЕМПЕРАТУРА».

Излучение от лампы накаливания попадает нафотодатчик, максимум спектральной чувствительности которого изменяетсяв зависимости от приложенного напряжения и находится при данном поданном на датчик напряжении в достаточно узкой области длины волны (спектральная характеристика фотоприёмника имеет ярко выраженный максимумпри определённой длине волны при подаче на него данного напряжения).Установка максимальной спектральной чувствительности датчика осуществляется кнопками «ДЛИНА ВОЛНЫ», установленное значение длины волныотображается на ЖК-дисплее.

Таким образом, измеряется значение излучательной способности серого тела на данной длине волны при некоторойустановленной температуре нити накала излучателя. Напряжение фотодатчика uвых пропорционально величине излучательной способности rλ, T нитинакала, так при освещении фотодатчика в его цепи возникает электрическийток, пропорциональный интенсивности падающего света. Такая системапозволяет снять зависимости излучательной способности серого телаrλ, T = uλ, T ~ uвых от длины волны при различных температурах и получитьхарактеристику, подобную представленной на рис. 2.12В данной работе находят длины волн, соответствующие максимумуспектральной излучательной способности исследуемого тела при различныхтемпературах. Затем строят график зависимости длины волны λm, соответствующей максимуму излучательной способности тела, от обратной температуры 1/T.

Эта зависимость должна быть линейной согласно закону смещения Вина (5).3. Порядок выполнения работы1. Включите установку в сеть с напряжением 220 В. Поставьте переключатель «СЕТЬ» в положение «ВКЛ», при этом должен загореться сигнальныйсветодиод.2. Кнопкой «РЕЖИМ РАБОТЫ. ВХОД/ТЕМПЕРАТУРА» установитетемпературу нити накала.3. Кнопками «ДЛИНА ВОЛНЫ» измените длину волны, для которойизмеряется спектральная излучательная способность. При этом качественновизуально отслеживайте изменение яркости нити накала через окошко вкорпусе экспериментальной установки. Измеряйте выходное напряжениефотодатчика uвых с помощью встроенного измерительного прибора.

Для каждого значения температуры T нити накала проведите серию измерений (всегодолжно быть выполнено пять серий). Результаты всех серий занесите в таблицу 3.4. По окончании работы поставьте переключатель «СЕТЬ» в положение«ВЫКЛ» и выньте сетевую вилку из розетки.Данные установкиИнструментальная погрешность измерения длины волны:Инструментальная погрешность измерения напряженияфотодатчика:ВИнструментальная погрешность измерения температурынити накала:Δλ = 50 нмΔuвых = 0,02ΔT =134.

Обработка результатов измерений1. По данным табл. 3 постройте графики зависимостей uвых(λ). Графикивсех пяти серий измерений постройте на одном рисунке, отметив, какойтемпературе какая кривая соответствует.Таблица 3λ, λ нмuвых, ВT, К2. По данным табл. 3 для каждого значения температуры определитезначение длины волны λm, соответствующей максимуму спектральной излучательной способности нити накала. Данные занеси в табл. 4. В ту же таблицу занесите соответствующие значения 1/T.Таблица 4T, К1/T, К–1λm, нм3. По данным табл.

4 постройте график λm(1/T). Проверьте, является лиэта зависимость линейной.4. Используя формулу (5), найдите значение постоянной Вина;bλ2m  λ1m.1 1    T 2  T 114Здесь λ2m и λ1m – значения длин волн, лежащие на линейной аппроксимации графика λm(1/T), соответственно при значениях (1/T)2 и (1/T)1.5. По графику λm(1/T) рассчитайте погрешность измерения b. Запишитеокончательный результат в виде b  b  Δb с учётом правил округления.6. Сравните результат расчёта b со справочным значением b’ и проверьте выполнение равенстваb  b  Δb .Контрольные вопросыКакое тело называется абсолютно чёрным? Дайте определение интегральной излучательной способности.Дайте определение спектральной излучательной способности.

Каким соотношением она связана с энергетической светимостью тела?Дайте определение коэффициента поглощения.Как зависит спектральная излучательная способность тела от температуры и частоты (длины волны)?Напишите формулу Планка.Сформулируйте закон смещения Вина.Сформулируйте закон Стефана-Больцмана.Каков физический смысл и размерность постоянных Стефана–Больцмана и Вина?В чём состоит закон Кирхгофа? Как он используется в данной работе?Объясните принцип работы экспериментальной установки согласноблок-схеме рис. 5.Как измеряется температура разогретой нити накала?Объясните вид вольтамперной характеристики нити накала, показаннойна рис.

4.15Почему значение n, измеренное в данной лабораторной работе, большезначения n' = 4 ?.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы