Исследование внешнего фотоэффекта

Лабораторная работа

Определение температуры оптическим пирометром

Теоретический минимум

· Тепловое излучение. Испускательная и поглощательная способность. Энергетическая светимость.

· Закон Кирхгофа. Физический смысл универсальной функции Кирхгофа.

· Абсолютно черное тело. Спектр и законы излучения абсолютно черного тела.

· Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа.

· Квантовая гипотеза. Формула Планка.

· Оптическая пирометрия.

Контрольные задания

Вариант 1

1. Дать определение и указать единицу измерения в СИ энергетической светимости тела R.

2. Если при изменении температуры абсолютно черного тела площадь под кривой r _λ,T = f (l) увеличилась в 4 раза, то, как при этом изменилась длина волны, на которую приходится максимум испускательной способности тела?

3. Как изменится мощность излучение черного тела, если максимум энергии излучения сместится от красной границы (l_к = 0,76мкм) к его фиолетовой границе (l_ф = 0,38мкм)?

4. На графике, представляющем универсальную функцию Кирхгофа, выделены два узких участка, площади которых равны. Одинакова ли для абсолютно черного тела на указанных частотах и :

а) испускательная способность ;

б)энергетическая светимость ?

5. Черное тело имеет температуру Т₁=500 К. Какова будет температура Т₂ тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в 5 раз?

Вариант 2

1. Дать определение и указать единицу измерения в СИ испускательной способности тела . Чему равна испускательная способность абсолютно черного тела и идеально отражающей поверхности?

2. При переходе от температуры Т₁ к температуре Т₂ площадь под кривой зависимости r _λ,T = f (l) увеличилась в 16 раз. Как при этом изменилась длина волны, на которую приходится максимум испускательной способности тела?

3. Мощность излучения абсолютно черного тела N = 10 кВт, его излучающая поверхность S=5 см². На какую длину волны приходится максимум испускательной способности тела?

4. Температура вольфрамовой спирали в 25-ваттной электрической лампочке Т=2450К, площадь ее излучающей поверхности S=0,4 см². Найти отношение энергетической светимости спирали к энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре.

5. Определить температуру и энергетическую светимость абсолютно черного тела, если максимум энергии излучения приходится на длину волны 600 нм.

Вариант 3

1. Дать определение и указать единицу измерения в СИ поглощательной способности тела . Чему равна поглощательная способность абсолютно черного тела и идеально отражающей поверхности?

2. Максимум r^*_lT приходится на длину волны 750 нм. Какова температура этого тела?

3. Если температура абсолютно черного тела увеличится от температуры 300К до 600К, то во сколько раз увеличится его мощность суммарного излучения?

4. Если при уменьшении температуры площадь фигуры под графиком спектральной плотности энергетический светимости абсолютно черного тела r_n,T уменьшилась в 16 раз, то чему равно отношение температур T₁/T₂?

5. Муфельная печь, потребляющая мощность 1 кВт, имеет отверстие площадью 100 см². Определить долю мощности, рассеиваемой стенками печи, если температура ее внутренней поверхности равна 1 кК.

Вариант 4

1. Чему равна испускательная способность тела, если известна его поглощательная способность?

2. Температура абсолютно черного тела 1000К. На какую длину волны приходится максимум испускательной способности этого тела?

3. Площадь заштрихованных участков на кривой r^*_λ = f (λ) одинакова (S₁=S₂). Число излучаемых квантов N в указанных интервалах

1) N₁ = N ₂ 2) N₁ > N₂ 3) N₁ < N₂

4. Шар радиуса , поверхность которого можно принять за абсолютно черную, поддерживается при температуре . Определить:

а) энергетическую светимость шара;

б) излучаемый им полный тепловой поток Ф.

5. Из смотрового окошечка печи излучается поток Ф=4 кДж/мин. Определить температуру печи, если площадь излучающей поверхности S=8 см².

Вариант 5

1. Чему равна поглощательная способность тела, если известна его испускательная способность?

2. Температура абсолютно черного тела понизилась с 1000 до 850 К. На сколько при этом изменилась длина волны, отвечающая максимуму распределения энергии?

3. По кривым остывания тел от времени сравнить поглощательные способности тел

1) а₁ = а₂ 2) а₁ > а₂ 3) а₁ < а₂

4. На участок поверхности тела с поглощательной способностью , находящегося в равновесии с излучением, падает поток Ф_пад. Определить:

а) поток энергии поглощаемый участком Ф_пог;

б) отраженный им поток Ф_отр;

в) полный поток Ф_пол, распространяющийся от участка.

5. Определить поглощательную способность серого тела, для которого температура, измеренная радиационным пирометром, Т = 1,4 кК, тогда как истинная температура тела равна 3,2 кК.

Лабораторные работы

Исследование внешнего фотоэффекта