1. Какова оптическая схема экспериментальной установки и в чем заключается принцип работы пирометра с исчезающей нитью?
2. Что такое яркостная и истинная температуры?
Вопросы для зачета
1. Что такое испускательная, поглощательная способность и энергетическая светимость тела?
2. Что такое абсолютно черное тело и каковы основные законы его излучения?
3. Проанализировать полученное значение постоянной Стефана - Больцмана и Планка.
4. Вывести формулу ( 7 ) для постоянной Стефана – Больцмана и объяснить вывод.
5. Что такое оптическая пирометрия и каковы области использования ее методов?
6. Каковы виды оптических пирометров и используемые в них методы измерения температуры?
5 Основные рабочие формулы и способ измерения физических величин, входящих в эти формулы
Приложение Описание пирометра
При измерении очень высоких температур, например, раскаленных тел, а также температур тел, удаленных от наблюдателя ( звезд ), нельзя пользоваться обычными методами измерения температур: термометрами, электрическими термометрами ( термопарами ). В этих случаях о температуре тела можно судить по его излучению. Совокупность методов измерения высоких температур, основанных на законах теплового излучения, в частности, на использовании зависимости испускательной способности тела от его температуры, называется оптической пирометрией. Приборы, которые применяются в оптической пирометрии, называются оптическими пирометрами. Они бывают трех видов: радиационные, яркостные и цветовые.
В радиационных пирометрах регистрируется энергетическая светимость исследуемого нагретого тела. В яркостных пирометрах - излучение в каком-либо узком участке спектра, т.е. испускательная способность исследуемого тела на определенной длине волны λ . В цветовых сравнивается испускательная способность на двух длинах волн Л1 и Л2
Измерение температуры тела в данной работе производится при помощи оптического яркостного пирометра с исчезающей нитью. Такой пирометр применяется в разных отраслях промышленности и имеет пределы измерения температур 700 – 2000 0С.
Оптический пирометр с исчезающей нитью состоит из зрительной трубы П, в фокусе которой находится эталонная лампочка накаливания Л . Труба П наводится на источник излучения (в нашем случае - раскаленная нить лампочки накаливания N) при помощи линзы Л1 , находящейся в фокусе объектива трубы O1, изображение нити лампы N сводится в плоскость нити лампочки Л (нити лампочек должны быть видны одинаково четко). Вторая линза Л2 , помещенная в окуляре трубы. О2 , дает увеличенное изображение нитей лампочки Л и лампочки N. Лампочка Л питается током от аккумуляторной батареи Б. Накал лампочки Л регулируется реостатом R посредством кольца r , находящегося в передней части трубы О2 пирометра. Регулируя реостатом R величину тока в лампочке Л , можно уравнять яркости обеих нитей накала, добившись исчезновения видимости нити Л на фоне нити N. В этом случае температура нитей станет одинаковой.
При пользовании пирометром сравнение яркости происходит в ограниченной области спектра, поэтому для получения монохроматического излучения в трубе окуляра О2 помещен красный светофильтр. Температуру нити считают по вольтметру Vt , включенному параллельно эталонной лампочке, со шкалой, градуированной непосредственно в градусах. При температурь выше I400 0С необходимо вводить дымчатый светофильтр ДФ.
Измерение температуры с помощью пирометра
1. Собрать электрическую цепь для накала лампы N. Подготовить оптический пирометр к проведению измерений, для чего:
а). проверить положение стрелки электроизмерительного прибора Vt на нуле;
б) ввести все сопротивление реостата пирометра, поворачивая кольцо r влево до упора;
в) присоединить через ключ К провод с наконечниками ( от ручки пирометра ) к зажимам аккумуляторной батареи Б:
г) постепенно поворачивая кольцо реостата r no часовой стрелке, включить ток в цепь лампы Л и довести накал нити 1000 °С;
д) передвигая тубус окуляра 02, добиться резкости изображения нити пирометра.
2. К лампе накаливания N подвести определенное напряжение.
3. Для попечения света одной длины волны ввести монохроматический ( красный) светофильтр на λ= 0,65 мкм, поворачивая кольцо КрФ , и еще раз подстроить фокусировку нити пирометра.
4. Направив объектив пирометра 01 на раскаленную нить исследуемой лампочки и передвигая тубус объектива, добиться резкого изображения этой нити: это изображение должно быть в той же плоскости, что и нить лампы пирометра; смещая немного глаз перед окуляром, можно проверить, выполняется ли это условие.
5. Измерить температуру нити исследуемой лампы при данном накале. Для этого изменять яркость нити эталонной лампы поворотом кольца реостата r до того момента, пока изображение среднего участка ( вершина дуги ) нити этой лампы не исчезнет на фоне (сольется с фоном) нити исследуемой лампы. В этот момент сделать отсчет температур ( t0C ) по электроизмерительному прибору Vt по шкале отсчета температур от 800 до 1400°С.
Литература
Основная
1.Айзенцон А. Е. Курс физики. Учебное пособие М.: Абрис, 2012. - 373 с.
ISBN: 978-5-4372-0025-4 ББК: 22.3 УДК: 53
http://www.biblioclub.ru/book/117626/
2.Иродов И. Е. Квантовая физика. Основные законы. Учебное пособие
3-е издание, стереотипное - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 256 с.
1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. В 5 т. Том 5. Атомная и ядерная физика М.: Физматлит, 2002. - 394 с.
ISBN: 5-9221-0230-3 ББК: 22.34 УДК: 530.1(075.8)
2. Савельев Игорь Владимирович. Курс общей физики: В 5-ти книгах [Текст]: Учебное пособие для втузов. Кн.5 : Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц/ И.В.Савельев. - М. : АСТ, 2002. - 368с. : ил. – ISBN 5-17-004587-5 : 105-00.
3. Бондарев Борис Владимирович. Курс общей физики: в 3 кн. [Текст] : учебное пособие. Кн. 2 : Электромагнетизм. Волновая оптика. Квантовая физика / Б. В. Бондарев, Н. П. Калашников, Г. Г. Спирин. - М. : Высшая школа, 2003. - 438 с. : ил. – ISBN 5-06-004604-4 : 167-00.
4.Трофимова Таисия Ивановна. Курс физики [Текст] : учебное пособие для вузов / Т. И. Трофимова. - 7-е изд., стереотип. - М. : Высшая школа, 2002. - 542 с. : ил. – ISBN 5-06-003634-0 : 125-00.
