ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ. Методические указания к лабораторной работе № 11

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА

Методические указания
к лабораторной работе № 11

Пенза 2003

УДК 535.211 (075.8)

ББК 22. 343 я 73

И88

Рекомендовано Редсоветом университета

Исследование теплового излучения абсолютно чёрного тела: Методические указания к лабораторной работе № 11
/ Г.И. Грейсух, С.А. Степанов, Н.А. Очкина, С.С. Саранцева. – Пенза: ПГУАС, 2003. – 12 с.

Приведена методика и описан эксперимент по проверке закона теплового излучения абсолютно черного тела.

Методические указания подготовлены на кафедре физики и предназначены для студентов всех специальностей, выполняющих лабораторные работы по курсу физики (раздел “Оптика”).

© Пензенский государственный

университет архитектуры и строительства, 2003

© Г.И. Грейсух, С.А. Степанов, Н.А. Очкина,

С.С. Саранцева, 2003

Цель работы –исследование температурной зависимости энерге­тической светимости абсолютно черного тела.

Приборы и принадлежности–лабораторная работа выполняется на установке ФПК-11, которая включает:

- объект исследования – термоизолированная электропечь с отверс­тием в передней стенке, моделирующая абсолютно черное тело;

- термостолбик– приемник теплового излучения;

- термоэлектрический термометр;

- измерительное устройство.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Из всех видов излучения наиболее распространённым является температурное, или тепловое.

Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, возникающее за счет внутренней энергии излучающего тела и зависящее только от температуры и оптических свойств этого тела.

Тепловое излучение свойственно всем телам при температуре выше абсолютного нуля. Оно имеет сплошной спектр, т.е. содержит элект­ро­магнитные волны всех длин от нуля до бесконечности.

Характерная особенность теплового излучения состоит в том, что в адиабатно замкнутой (теплоизолированной) системе устанавливается тепловое равновесие между тепловым излучением и излучающим телом.

Количественной мерой энергии, излучаемой телом в единицу времени, является поток (мощность) излучения Ф_е,численно равный отношению энергии dQ_e, переносимой излучением за малый промежуток времени dt, к величине этого промежутка

Ф_е = . (1)

Поток теплового излучения, испускаемый с единицы площади поверхности излучателя в телесный угол 2pво всем интервале длин волн, называется энергетической светимостьюM_e:

M = . (2)

Для характеристики распределения излучения по длинам волн, т.е. для оценки энергетической светимости в единичном спектральном диапазоне, используют спектральную плотность энергетической светимости
М_{е, l} – физическую величину, численно равную отношению энергетической светимости в малом спектральном интервале (от l до l + dl) к ширине этого интервала:

M_е,l = . (3)

Тогда суммарное излучение тела, т.е. его энергетическую светимость можно рассчитать по формуле

M_е = dl. (4)

При падении на тело поток излучения в общем случае разделяется на три части: одна часть пропускается телом, другая отражается, а третья поглощается и, увеличивая внутреннюю энергию тела, повышает его температуру. С количественной стороны эти части характеризуются: