Определение постоянной в законе стефана-больцмана при помощи оптического пирометра

Цель работы: изучение метода оптической пирометрии, проверка закона Стефана-Больцмана и определение постоянной Стефана-Больцмана.

Приборы и принадлежности: оптический пирометр типа ОППИР-0,9, кинолампа, автотрансформатор, источник питания пирометра, ваттметр.

Общий вид и схема установки приведены на рис. 1 и 2.

1. лампа накаливания и защитный кожух;

2. ваттметр;

3. ЛАТР;

4. пирометр с исчезающей нитью;

5. блок питания фотометрической лампочки пирометра.

Оптическая система пирометра включает в себя: 1) объектив О1, 2) окуляр О2, 3) монохроматический (красный светофильтр К1), ослабляющий светофильтр К2. Объектив О1 закреплен в подвижном тубусе Т2, который может скользить внутри объективной трубы Т1. Конец тубуса Т2 снабжен кольцом 2 с накаткой, позволяющим легко перемещать объектив О1 для получения резкости изображения раскаленного тела. Окуляр О2 помещен в конце тубуса Т3, который легко перемещается в направляющей трубке Т4, составляющей одно целое с крышкой 3 кольцевого реостата. Наружный конец тубуса Т3 (головка тубуса) выполнен в виде кольца 4 с накаткой, с помощью которого можно перемещать всю окулярную систему вдоль оптической оси прибора. В головке окулярного тубуса помещен монохроматический (красный) светофильтр, укрепленный в оборотной обойме 5. Поворотом обоймы красный светофильтр можно вводить и выводить из поля зрения. Фотометрическая лампочка расположена между объективом и окуляром пирометра и служит эталоном яркости. Лампочка имеет дугообразную нить накала, расположенную в плоскости, перпендикулярной оптической оси пирометра. Лампочка питается от аккумуляторной батареи Б. Лампочка предназначена для работы при температурах, не превышающих 1400⁰. Нагрев нити выше 1400-1500⁰ влечет за собой распыление нити, она становится тоньше и на стенках баллончика лампочки осаждается тонкий налет, что приводит к искажению показаний пирометра

Для расширения предела измерения температуры раскаленного тела, а именно для измерения температур, превышающих 1400⁰, между объективом и лампочкой вводят ослабляющий (дымчатый) светофильтр К2. Дымчатый светофильтр поглощает часть световой энергии, идущей от исследуемого тела. Введение этого фильтра позволяет измерять температуру раскаленного тела в интервале от 1200 до 2000⁰С. Для установки дымчатого светофильтра служит поворотная головка 6, на которой нанесена белая указательная точка: для включения дымчатого светофильтра следует повернуть головку 6 по часовой стрелке. Выключение светофильтра осуществляется поворотом головки против часовой стрелки на 90⁰.

Измерительный прибор 7, проградуированный в градусах Цельсия, вмонтирован в общую оправу пирометра и находится над окуляром. Измерительный прибор снабжен двумя шкалами: от 800⁰ до1400⁰ (верхняя шкала) и от 1200⁰ до 2000⁰ (нижняя шкала). Последовательно с измерительным прибором включен реостат, служащий для регулировки тока накала фотометрической лампочки, которая производится поворотом кольца 8.

Градуировка пирометра по абсолютно черному телу производится при красном светофильтре, поэтому измерять температуры тел следует при включенном красном светофильтре. Лишь температуры, заключенные в интервале от 800⁰ до 900⁰, измеряются без красного светофильтра. Яркости изображений объекта и нити фотометрической лампочки при этих температурах настолько малы, что введение светофильтра сильно затрудняет производство измерений.