ВВЕДЕНИЕ. Цель работы: получить спектральную кривую излучения абсолютно черного тела, определить его температуру и проверить закон смещения Вина

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА

РАБОТА № 1.

Цель работы: получить спектральную кривую излучения абсолютно черного тела, определить его температуру и проверить закон смещения Вина.

Приборы и принадлежности: источник излучения АЧТ (лампа накаливания), блок питания лампы, фокусирующая линза, монохроматор УМ-2, приемник излучения[1], регистрирующий прибор

Абсолютно черным телом (сокращенно АЧТ) называется тело, полностью поглощающее из­лучение любой частоты и при любых температурах.

Поглощательная способность тела a, т.е. отношение поглощенного потока излучения dF_погл к пада­ющему dF_пад, для АЧТ равна единице для всех частот (длин волн):

.

Излучение АЧТ зависит только от температуры тела и не зависит от свойств материала, из которого оно состоит. При данной температуре тело испускает излучение всех частот, от нулевой до бесконечной. При этом количество излучаемой энергии, приходящейся на ту или иную частоту зависит от этой частоты.

Назовем испускательной способностью тела - физическую величину, численно равную отношению мощности излучения с частотами от w до w+dw, испускаемого с единицы поверхности тела dE(w), к величине интервала частот dw: r(w,T)=dE(w)/dw.

Испускательная способность АЧТ r (w,T)=dE_w/dw описывается извест­ной формулой Планка:

,

где w - частота излучения, Т - температура, с - скорость света, k - постоянная Больцма­на, - постоянная Планка. Максимум испускательной способности АЧТ при данной температуре приходится на частоту w_m, которая зависит от температуры по закону смещения Вина w_m = 2,822kT, где k – постоянная Больцмана. Выраженная через длину волны формула Планка имеет вид[2]

где с₁=16p²с , с₂=2p с/k.

График зависимости r(l,T) от l приведен на рис.1. Максимум испускательной способности АЧТ при данной температуре приходится на длину волны l_m (или на частоту w_m), которая зависит от температуры по закону смещения Вина l_m=b/T, где b= 2,9×10^-3 м×К постоянная Вина. Отметим, что произведение l_m и w_m не равно 2pс:

l_mw_m /2pс = 0,568.

В природе абсолютно черных тел нет, есть тела, поглощательная способность которых близка к единице - сажа, платиновая чернь. В данной работе в качестве АЧТ берется нить накаливания галогенной лампы.

Дата добавления: 2014-11-29