III. Определение постоянной Планка.

1. Зажгите лампу накаливания и пронаблюдайте сплошной спектр.

2. Поместите перед входной щелью монохроматора на пути светового пучка кювету с водным раствором двухромовокислого калия. Сплошной спектр лампы оказывается обрезанным с фиолетового конца. Определите наибольшую длину волны, поглощенную раствором.

Зная длину волны поглощения, вычислите частоту по формуле:

где c - скорость света.

Подсчитайте постоянную Планка по формуле

,

где Е  3,672  10^-19 Дж.

Контрольные вопросы

1. Какое физическое явление лежит в основе спектрального анализа?

2. Что называется дисперсией света?

3. Чем отличается эмиссионный спектр вещества от абсорбционного?

4. Какой свет называется монохроматическим?

Литература

1. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965, раб. 83.

2. Майсова Н.М. Практикум по курсу общей физики. М.: Высш.школа,1970, раб.77, 78.

3. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982, т.3.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10

ЗАКОНЫ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Це л ь р а б о т ы :

1. Изучить законы теплового излучения.

2. Проверить законы Стефана-Больцмана и Вина.

3. Измерить температуру тела с помощью оптического пирометра.

О б о р у д о в а н и е : Источник питания, амперметр, вольтметр, микроамперметр, скамья оптическая с лампой и фотоэлементом, пирометр оптический.

Теоретические сведения

Тепловое излучение есть испускание электромагнитных волн за счет внутренней энергии тел. Интенсивность теплового излучения характеризуется величиной потока энергии, измеряемой в ваттах. Поток энергии, испускаемой единицей поверхности излучающего тела по всем направлениям ( в пределах телесного угла ), называют энергетической светимостью R ( Bтм ^-2 ) . Распределение энергии в спектре излучения описывается спектральной плотностью энергетической светимости r_, (называемой также лучеиспускательной способностью тела):

( Bтм ^-3 )

где dR_ - поток энергии, испускаемый единицей поверхности тела в интервале d.

Энергетическая светимость и спектральная плотность энергетической светимости связаны соотношением:

.

Если на элементарную площадку поверхности тела падает поток энергии dФ_ с частотой в интервале d, а поглощается его часть dФ_, то безразмерная величина называется поглощательной способностью тела.

Тела, для которых a = 1, называются абсолютно черными.

Отношение спектральной плотности энергетической светимости тела r_,T к его коэффициенту поглощения одинаково для всех тел (закон Кирхгофа). Т.к. для абсолютно черного тела a_,T = 1, то

,

где - спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела.

Закон Стефана-Больцмана связывает энергетическую светимость абсолютно черного тела с его абсолютной температурой:

,

где  - коэффициент пропорциональности, названный постоянной Стефана-Больцмана,  = 5,6710^-8 Втм^-2 K^-4

Длина волны в спектре излучения абсолютно черного тела, соответствующая наибольшей спектральной плотности энергетической светимости, обратно пропорциональна абсолютной температуре тела (закон Вина):

,

где b = 2,86  10^-3 м K