Упражнение 1. Проверка закона Стефана-Больцмана

Цель упражнения 1 - проверить закон Стефана-Больцмана. Правда, единственное, что можно проверить для не абсолютно черного тела при неизвестной температуре тела – это тот факт, что с ростом температуры тела растет и его интегральная лучеиспускательная способность. Этот факт мы и проверим.

Порядок выполнения упражнения:

Установите диск светофильтров в положение «6». При этом напротив лампочки устанавливается нейтральный светофильтр и мы измеряем (разумеется, в у.е.) интегральную лучеиспускательную способность вольфрама.

Изменяя значения подаваемого на лампочку напряжения, снимите показания мультиметра при разных значениях напряжения и занесите результаты в таблицу 2.

Таблица 2. Проверка закона Стефана-Больцмана.

Постройте график зависимости интегральной лучеиспускательной способности (в у.е.) от подаваемого на лампу напряжения.

Как зависит интегральная лучеиспускательная способность вольфрама от его температуры? (а – при нагревании интегральная лучеиспускательная способность растет; б – при нагревании интегральная лучеиспускательная способность падает; в – при нагревании интегральная лучеиспускательная способность сначала возрастает, а затем, достигнув некоторого максимального значения, начинает уменьшаться).

Упражнение 2. Проверка закона излучения Планка и следствий из него

Цель упражнения 2 - проверить закон излучения Планка. Правда, единственное, что можно проверить для не абсолютно черного тела при неизвестной температуре тела – это следующие качественные факты:

- зависимость лучеиспускательной способности вольфрама от длины волны имеет характерный «горбообразный» вид, то есть имеется некоторая длина волны, при которой лучеиспускательная способность максимальна;

- эта длина волны уменьшается с ростом температуры тела (закон смещения Вина);

- с ростом температуры вольфрама его интегральная лучеиспускательная способность возрастает;

- при любой длине волны с ростом температуры лучеиспускательная способность вольфрама возрастает;

Порядок выполнения упражнения:

Установите значение подаваемого на лампочку напряжения U_лампы=0 В. Снимите показания мультиметра при использовании светофильтров 1-5 и занесите результаты в таблицу 3.

Установите значение подаваемого на лампочку напряжения U_лампы=2 В. Снимите показания мультиметра при использовании светофильтров 1-5 и занесите результаты в таблицу 3.

Установите значение подаваемого на лампочку напряжения U_лампы=4 В. Снимите показания мультиметра при использовании светофильтров 1-5 и занесите результаты в таблицу 3.

Установите значение подаваемого на лампочку напряжения U_лампы=6 В. Снимите показания мультиметра при использовании светофильтров 1-5 и занесите результаты в таблицу 3.

Установите значение подаваемого на лампочку напряжения U_лампы=8 В. Снимите показания мультиметра при использовании светофильтров 1-5 и занесите результаты в таблицу 3.

Установите значение подаваемого на лампочку напряжения U_лампы=10 В. Снимите показания мультиметра при использовании светофильтров 1-5 и занесите результаты в таблицу 3.

Таблица 3. Проверка закона излучения Планка.

Данные мультиметра.

Непосредственно показания мультиметра не совпадают с лучеиспускательной способностью (даже в у.е., см. формулу (12)). Поэтому далее следует заполнить таблицу 4, в которой вместо непосредственно показаний мультиметра приведены лучеиспускательные способности (значения параметра для каждого фильтра следует взять из таблицы 1).

Таблица 4. Проверка закона излучения Планка.

Лучеиспускательные способности.

	Лучеиспускательные способности, , у.е.
Подаваемое на лампу напряжение Uлампы, В	Свето-фильтр 1	Свето-фильтр 2	Свето-фильтр 3	Свето-фильтр 4	Свето-фильтр 5

На одном графике постройте графики зависимости лучеиспускательной способности вольфрама (в у.е.) от длины волны излучения (в нм).

Как зависит лучеиспускательная способность вольфрама длины волны излучения? (а – с ростом длины волны лучеиспускательная способность растет; б – с ростом длины волны лучеиспускательная способность падает; в – с ростом длины волны лучеиспускательная способность сначала возрастает, а затем, достигнув некоторого максимального значения, начинает уменьшаться).

Как зависит лучеиспускательная способность вольфрама при фиксированной длине волны от его температуры? (а – при нагревании лучеиспускательная способность растет; б – при нагревании лучеиспускательная способность падает; в – при нагревании лучеиспускательная способность сначала возрастает, а затем, достигнув некоторого максимального значения, начинает уменьшаться).

Для каждого значения напряжения питания лампочки найдите среднее значение длины волны теплового излучения вольфрама по формуле

. (13)

Результаты занесите в таблицу 5:

Таблица 5. Проверка закона смещения Вина.

Подаваемое на лампу напряжение Uлампы, В	Среднее значение длины волны теплового излучения , нм

Постройте график зависимости среднего значения длины волны теплового излучения (в нм) от подаваемого на лампу напряжения (в В).

Как зависит среднее значение длины волны теплового излучения вольфрама от его температуры? (а – при нагревании среднее значение длины волны теплового излучения вольфрама растет; б – при нагревании среднее значение длины волны теплового излучения вольфрама уменьшается; в – при нагревании среднее значение длины волны теплового излучения вольфрама сначала возрастает, а затем, достигнув некоторого максимального значения, начинает уменьшаться).