Порядок выполнения лабораторной работы 10

1. Подготовить оптический пирометр к проведению измерений, для чего:

1.1. Проверить нулевое положение стрелки вольтметра пирометра.

1.2. Ввести полное сопротивление реостата 5 пирометра, повернув кольцо 6 влево против часовой стрелки до упора.

1.3. Включить источник питания пирометра.

1.4. Постепенно поворачивая кольцо реостата 6 по часовой стрелке, увеличить ток в цепи лампочки 4 и довести ее накал приблизительно до 1600 ºС (по нижней шкале пирометра).

1.5. Передвигая тубус окуляра7, добиться резкого изображениянити пирометра.

1.6. Для выделения узкой спектральной области (l =0,66 мкм) ввести в поле зрения окуляра красный светофильтр 8.

2. Включить в сеть ЛАТР, установить выходное напряжение 10 В, при этом яркость вольфрамовой спирали будет близка яркости нити пирометра при 1600 ºС.

3. Направить объектив 2 пирометра на раскаленную спираль и, передвигая тубус объектива, добиться резкого изображения спирали – это изображение должно быть в той же плоскости, что и нить лампы пирометра. Смещая немного глаз перед окуляром, можно проверить, выполняется ли это условие. Если проекция нити не смещается по отношению к изображению спирали – установка сделана правильно.

4. Измерить температуру спирали лампы накаливания. Для этого необходимо изменять яркость нити эталонного излучателя поворотом кольца реостата 6 до того момента, когда средний участок (вершина дуги) нити лампы исчезнет на фоне раскаленной спирали. Произвести отсчет температуры t_ярк °C по нижней шкале. Дымчатый фильтр при отсчете по нижней шкале должен быть удален.

5. Снять показания вольтметра U и амперметра I, включенных в цепь исследуемой лампы накаливания.

6. Перевести измеренную яркостную температуру спирали лампы накаливания из °C в К (T_ярк = t_ярк +273). Рассчитать по формуле (16) истинную температуру спирали T и затем по формуле (12) значение постоянной Стефана–Больцмана s, полагая, что α = 0,25, S = 20,0 мм².

7. Увеличить трижды накал спирали (рекомендуемое напряжение 12, 15 и 17 В) и повторить пункты 4–6. При температуре спирали выше 2000 °C необходимо ввести дымчатый светофильтр 3 и отсчитывать температуру по верхней шкале пирометра (1800–3200 °C), при градуировке которой учтено ослабляющее действие фильтра.

8. Оценить погрешность измерений s, сравнив полученные в работе значения с табличным значением 5,669×10^-8 Вт/(м²×К⁴).

9. Результаты измерений и расчетов занести в таблицу.

Таблица 10.1

Контрольные вопросы к лабораторной работе 10

1. Чем отличается спектральная светимость тела от интегральной?

2. Что называется коэффициентом поглощения тела?

3. Какое тело называется абсолютно черным и какое серым?

4. В чем суть закона Кирхгофа?

5. Изложите первый и второй законы Вина.

6. Как формулируется законСтефана–Больцмана для абсолютно черного и серого тел?

7. Приведите формулу Планка, описывающую излучение абсолютно черного тела.

8. Какие законы могут быть положены в основу бесконтактного измерения температуры тел?

9. Что такое яркость тела? Как связана яркость и светимость?

10. Какие тела называются ламбертовскими? Как звучит закон Ламберта?

11. На чем основан принцип работы яркостного пирометра? Как он устроен?

Рекомендуемая литература: [1], [11], [12], [13], [14].