Определение поглощательной способности вольфрама (Лабораторная работа № 14о)

Лабораторная работа №14о

Определение поглощательной способности вольфрама

Приборы и принадлежности: пирометр, источник излучения (эл. лампа 200 Вт), миллиамперметр до 1000 мА, вольтметр до 250 В, реостаты R - 2х100 Ом, J - 1 А.

Цель работы

Уяснить следующие вопросы:

1.  Дать определение основным характеристикам.

2.  Законы излучения. Физический смысл постоянной Стефана-Больцмана.

3.  Ознакомиться с методикой измерения температуры оптическим пирометром.

4.  Чем обусловлены пределы измерения оптического пирометра.

Краткая теория

Известно, что если температура двух тел не одинакова, то происходит перенос энергии от более нагретого к менее нагретому путем теплопроводности, конвекции или путем излучения.

Последнее легко наблюдать, поместив тело в вакуум. Понижение температуры у одного тела и повышение у другого будет происходить до тех пор, пока они не сравняется. Ясно, что это происходит потому, что одно тело излучает энергия, а другое ее поглощает. Опыты Герца показали, что излучение представляет собой электромагнитные волны. При температурах ниже 400-500°С свечение тел не наблюдается - излучение состоит из инфракрасных лучей. Начиная с указанных температур и выше, возникает красное свечение; при дальнейшем повышении температуры свечение становится наиболее ярким и при температуре около 1500°С наблюдается белое каление. Таким образом» состав излучения нагретого тела зависит от температуры. Его называет температурным или тепловым.

Излучение электромагнитных волн вследствие других причин (не нагревание) называется люминесценцией. К ним относятся, например, катодное свечение, химическое свечение и. т.д.

Величины, характеризующие излучение и поглощение тел

А. Интегральный поток излучения - это энергия, излучаемая телом за 1 сек. Единица измерения  - Вт. Поток, в состав которого входят волны, мало отличавшиеся по длине, т.е. в интервале от до l + al называются монохроматическим или дифференциальным потоком dФ_l.

Б. Энергетическая светимость или поверхностная плотность излучения - поток, отнесенный к единице площади излучающее поверхности. Отсюда E =  - интегральная энергетическая светимость.  - дифференциальная энергетическая светимость. Размерность светимости Вт/м².

В. Для характеристики распределения энергии в спектре излучения (энергия распределяется в спектре неравномерно) используется величина, получившая название излучательной способности. Эта величина равна дифференциальной светимости, отнесенной к единичному интервалу длины волны, взятому вблизи какой-нибудь длины волны. Она выражается формулой:

Чтобы лучше понять смысл этой величины, обратимся к рис.1, на котором показана зависимость излучательной способности от длины волны при некоторой температуре излучающего тела. Площадь, показанная штриховкой, является мерой энергии dE_l излучаемой волнами с длиной волны, заключенной в интервале l ¸ l + dl с единицы площади излучающей поверхности. Вся площадь, ограниченная кривой E_l,T = f(l) и осью l, очевидно, является мерой интегральной энергетической светимости тела при данной температуре.

Г. Поглощательная способность поверхности тела.

 Поток, падавший на поверхность тела, может частично отражаться и частично поглощаться. Дробь, показывавшая какую часть падавшего на него потока излучения оно поглощает, называют интегральной поглощательной способностью поверхности тела и обозначают как «а». Если на тело падает дифференциальный поток dФ, то величину называют дифференциальной поглощательной способностью тела.