Опис установки

Оптична схема сахариметра зображена на рис. 3.

Промені від джерела S проходять через світлофільтр 1, конденсорну лінзу 2 і попадають в поляризатор 3.

П оляризоване світло проходить через кювету з розчином 4 і далі через кварцовий компенсатор 5, поляроїд - аналізатор 6 і попадає в окуляр 7. Поляризатором служить призма Ніколя, яка виготовлена так, що розділяє поле зору на 2 половини. Невеликий поворот призводить до того, що одна половина стає світліша, а друга темніша, що дозволяє досягти великої точності установки нульового (рівна освітленість обох половин) положення. Компенсатор 5 призначений для компенсації повороту площини поляризації, викликаного досліджуваним розчином. Переміщення його передається на шкалу 9, зміщення якої відносно ноніуса 10 спостерігається за допомогою лупи 11. На шкалу 12 нанесені поділки в градусах міжнародної цукрової шкали S; 100 S відповідають обертанню розчином 26 г цукру в 100 мл дистильованої води при 20 С.

Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути освітлювач і досягти чіткого зображення шкали 9.

2. Переміщуючи окуляр 7, досягти чіткої видимості лінії розділу поля зору.

3. Повільно повертаючи компенсатор, при відсутності кювети з розчином, встановити однакову слабку освітленість обох половин поля зору і записати покази ноніуса.

4. Заповнити кювету розчином цукру відомої концентрації так, щоб не було повітря і помістити її в прилад. Обертаючи ручку компенсатора досягти однакової слабої освітленості і зробити відлік по шкалі 9. Результати трьох вимірів записати і обчислити питоме обертання .

5. Повторити вимірювання по 3-4 рази для невідомих розчинів і обчислити їх концентрацію в процентах за формулою (5). Знайти середні значення концентрації і похибки вимірювань.

Контрольні запитання

1. Який вигляд має електромагнітна хвиля?

2. Сформулювати закон Брюстера?

3. Описати схему поляризатора-призми Ніколя.

4. Яка умова виконується для показників заломлення в призмі Ніколя?

5. Записати закон Малюса.

6. Формула кута повороту площини поляризації розчинами.

7. Формула для обчислення концентрації невідомого розчину.

Лабораторна робота № 56 визначення температури за допомогою пірометра

МЕТА РОБОТИ:	визначити температуру волосини лампочки при різних напругах на лампочці, побудувати графік залежності опору нитки лампи від , визначити температурний коефіцієнт опору матеріалу нитки.
ОБЛАДНАННЯ:	пірометр ОППІР-017, лампочка, латр, амперметр, вольтметр.

Теоретичні відомості

Оптичні пірометри - це прилади для вимірювання температури розжарених тіл. Їх дія основана на використанні випромінювання цих тіл. Тому температуру тіла можна виміряти, розміщаючи пірометр на деякій відстані від нього. Нижня границя вимірювання температур оптичними пірометрами лежить біля 600 С . Верхньої границі вимірювання не існує, бо пірометри можна виготовляти з світлопоглиначами для будь-яких високих температур. Проте, в порівнянні з термопарами, пірометри мають меншу точність вимірювання, а тому застосовується в основному в промисловості для цехового контролю температур.

Е нергія , яка випромінюється одиницею площі нагрітого тіла за одиницю часу t в інтервалі довжин хвиль від до + називається диференціальною випромінювальною здатністю тіла. Інтегральна випромінювальна здатність , де -енергія випромінювання на всіх довжинах хвиль. Диференціальна поглинальна здатність тіла - це відношення енергії світла з довжинами хвиль в інтервалі від до + , поглинутої тілом, до падаючої на тіло енергії тих самих хвиль. Прикладом абсолютно чорного тіла є отвір (вузький) у великий порожнині (рис.1). Промені з будь-якими довжинами хвиль, що попадають в порожнину, після багаторазового відбивання від стінок поглинаються нею ( ). При нагріванні порожнина сама випромінює світло. Планк встановив, що диференціальна випромінювальна здатність абсолютного чорного тіла:

= · , (1)

де: - постійна Планка; - швидкість світла; - постійна Больцмана.

Графік залежності від при заданій температурі тіла зображений на рис. 2 (крива І).

За законом Стефана-Больцмана інтегральна випромінювальна здатність чорного тіла:

= , (2)

де =5,67*10 - постійна Стефана-Больцмана.

По закону Віна, довжина хвилі, на яку приходиться максимум випромінювання при даній температурі:

, (3)

де – постійна Віна .

Кірхгоф встановив, що при термодинамічній рівновазі:

,

Звідси:

. (4)

Оскільки для реальних тіл <1, то < (крива ІІ на рис. 2).

Для визначення температури тіла можна використати будь-який з законів випромінювання. Пірометри, принцип дії яких оснований на вимірюванні інтегрального випромінювання тіла і застосуванні для визначення формули (2), називають радіаційним. Пірометри, дія яких основана на знаходженні і використанні формули (3) для обчислень , називаються кольоровими. Найбільшого ж практичного застосування набули яскравісні пірометри, схема яких зображена на рис.3.

О б’єктив (Об) пірометра створює зображення досліджуваного джерела світла 1 в площині, в якій знаходиться нитка розжарення стандартної лампи Л. Світлофільтр 4 пропускає до окуляра (Ок) тільки червоні хвилі з довжиною, близькою до 0,66 . За допомогою реостата 2 змінюють струм через нитку розжарення лампи Л і добиваються, щоб її яскравість зрівнялася з яскравістю досліджуваного джерела. Нитка ніби зникає на фоні зображення джерела, тому такі пірометри ще називають пірометрами зі зникаючою ниткою. Зрівнявши яскравості, проводять відлік температури по шкалі ґальванометра, яка в заводських умовах проградуйована в градусах Цельсія по випромінюванню чорного тіла.

Таким чином, пірометр показує не істину температуру досліджуваного джерела світла, а так звану його яскравісну температуру , тобто температуру чорного тіла, яке має таку саму яскравість, як досліджуване джерело. Оскільки яскравість тіл в даному кольорі пропорційна їх диференціальній випромінювальній здатності, то при однакових яскравостях:

, (5)

де - випромінювальна здатність досліджуваного джерела світла при його істинній температурі , на довжині хвилі ; - випромінювальна здатність чорного тіла при , де - температура, яку показує пірометр.

Таким чином, підставляючи в (5) спочатку формулу (4) ,а потім формулу (1), одержимо:

= , або А .

З даної формули можна знайти істинну температуру тіла Т, якщо відома його яскравісна температура і поглинальна здатність .

Опір нитки лампочки , де: - напруга на лампочці, - струм. Опір при температурі рівний , де - опір при 0 С, - температурний коефіцієнт опору .