2. Теоретические аспекты данной работы.
Для измерения интенсивности излучения используется термоэлемент Молля, принцип действия которого основан на термоэлектрическом эффекте.
Вырабатываемый термоэлементом Молля электрический термоток, пропорционален интенсивности излучения.
С учетом испускания излучения и поглощения излучения излучателем, который находится в определенной среде, поэтому интенсивность записывается следующим образом:
,
(15)
где
– абсолютная температура излучателя
(черное тело),
– температура окружающей среды.
Свет, излучаемый лампой накаливания, определяется как тепловое излучение. Поскольку нить накаливания, изготовленную из вольфрама, нельзя считать абсолютно черным телом, нужно внести поправку, исходя из модели т. н. «серго тела». Серым телом называют тело, коэффициент поглощения коэффициент которого меньше 1 и не зависит от длины волны излучения и абсолютной температуры. Тогда формула (15) будет исправлена, более точное выражение для излучения и поглощения нагретой вольфрамовой нити выглядит так:
,
(16)
где
– степень серости тела.
Температуру нити накаливания можно определить по зависимости ее сопротивления от температуры:
,
(17)
где
– сопротивление нити при температуре
окружающей среды
,
– термический коэффициент сопротивления.
Для вольфрама
.
Из формулы (17) может быть получено выражение для температуры:
.
(18)
В данной работе значения температуры выбираем настолько высокими, чтобы значениями температуры окружающей среды в выражении (16) можно было пренебречь.
Вместо
интенсивности излучения
измеряется напряжения термоэлектрического
элемента Молля
,
которое является относительной
интенсивностью. Тогда выражение (16)
можно переписать следующим образом:
.
(19)
Это
означает, что график зависимости
от
есть линейная функция, с определенными
координатами наклона.
Ход работы.
Включив установку, выставили значения токов и напряжений:
Далее начиная с
с шагом
замерим напряжение на термоэлементе
Молля
и силу тока лампы
.
По полученным данным рассчитаем сопротивление лампы:
Найдём
отношение
.
При
,
а также, найдём температуру лампы в градусах Кельвина.
Все получившиеся значения запишем в таблицу.
Таблица 1 – экспериментальные значения
Uл, В |
Iл, А |
Uтерм, мВ |
Rл, Ом |
Rл/R300 |
Tл, K |
3,50 |
0,89 |
1,10 |
3,93 |
6,05 |
1447,76 |
4,00 |
0,95 |
1,50 |
4,21 |
6,48 |
1544,94 |
4,50 |
1,00 |
1,90 |
4,50 |
6,92 |
1646,15 |
5,00 |
1,07 |
2,30 |
4,67 |
7,19 |
1706,61 |
5,50 |
1,13 |
2,80 |
4,87 |
7,49 |
1774,57 |
6,00 |
1,17 |
3,30 |
5,13 |
7,89 |
1865,81 |
6,50 |
1,22 |
3,80 |
5,33 |
8,20 |
1935,62 |
7,00 |
1,26 |
4,30 |
5,56 |
8,55 |
2015,23 |
7,50 |
1,32 |
5,00 |
5,68 |
8,74 |
2059,38 |
8,00 |
1,36 |
5,60 |
5,88 |
9,05 |
2129,49 |
8,50 |
1,42 |
6,30 |
5,99 |
9,21 |
2165,70 |
9,00 |
1,46 |
7,00 |
6,16 |
9,48 |
2228,11 |
9,50 |
1,51 |
7,60 |
6,29 |
9,68 |
2272,51 |
10,00 |
1,56 |
8,40 |
6,41 |
9,86 |
2314,08 |
10,50 |
1,60 |
9,10 |
6,56 |
10,10 |
2367,31 |
11,00 |
1,64 |
9,90 |
6,71 |
10,32 |
2417,94 |
11,50 |
1,67 |
10,70 |
6,89 |
10,59 |
2480,50 |
12,00 |
1,70 |
11,60 |
7,06 |
10,86 |
2540,85 |