Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Топ:
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Интересное:
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Дисциплины:
2017-09-29 | 882 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
, (3.8.2)
где Вт м-2 К-4 – постоянная Стефана−Больцмана.
Зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от частоты ν при нескольких постоянных температурах показана на рис. 2 а.
Энергия излучения абсолютно черного тела распределена неравномерно по его спектру. При очень малых и очень больших частотах энергия излучения практически равна нулю. По мере повышения температуры максимум смещается в сторону больших частот.
Зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от длин волн показана на рис. 2 б. При повышении температуры тела максимум смещается в сторону меньших длин волн в соответствии с законом смещения Вина:
Длина волны , соответствующая максимальной лучеиспускательной способности абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре T:
,
где с = 2,89 · 10-3 м·К – постоянная Вина.
Опытно установленные законы Стефана – Больцмана и Вина не решали основной задачи: как велика спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела при данной температуре. Для этого необходимо было установить функциональную зависимость от ν и T или от l и T.
Т1 |
Т2 |
Т2 |
Т3 |
Т3 |
Т1 |
Рис. 3.8.2.
Такая попытка теоретического вывода была сделана Релеем и Джинсом. Предположив, что абсолютно черное тело представляет собой бесконечную систему гармонических осцилляторов, каждый из которых имеет, согласно классической теории, среднюю энергию к·Т при частоте излучения n, Релей и Джинс установили формулу:
Формула Релея и Джинса совпадает с опытной зависимостью от длины волны l (или частоты n), приведенной на рисунке 3, в области больших длин волн. При малых длинах волн, что соответствует ультрафиолетовому участку спектра, формула Релея – Джинса в резком отличии от эксперимента определяла увеличение до бесконечности. Несоответствие между видом зависимости, полученной Релеем и Джинсом на основе классических законов и опытной зависимости от n получило название «ультрафиолетовой катастрофы».
|
Рис. 3.8.3. |
Правильное выражение для функции Кирхгофа удалось найти Планку путем введения квантовой гипотезы, совершенно чуждой классической физике.
В классической физике предполагается, что энергия любой системы излучается непрерывно, т.е. может принимать любые сколь угодно близкие значения.
Согласно квантовой гипотезе Планка атомные осцилляторы излучают энергию только определенными порциями – квантами. Энергия кванта пропорциональна частоте излучения (обратно пропорциональна длине волны l):
,
где с – скорость света в вакууме, h = 6,625·10-34 Дж·с – постоянная Планка.
На основе представлений о квантовом характере теплового излучения Планк получил следующее выражения спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела:
, (3.8.3)
где e – основание натурального логарифма, с – скорость света, k – постоянная Больцмана.
Формула Планка (3) находится в полном соответствии с опытными данными. Из этой формулы получаются как следствия законы Стефана – Больцмана и Вина.
Законы теплового излучения используются в оптических методах измерения высоких температур – оптической пирометрии. Приборы, которые применяются в оптической пирометрии, называются пирометрами излучения. Они бывают двух видов: радиационные и оптические. В радиационных пирометрах регистрируется интегральное тепловое излучение исследуемого нагретого тела. В оптических – излучение в каком-либо узком участке спектра.
Измерение температуры в данной работе производится с помощью оптического пирометра с исчезающей нитью. Пределы измерения температур 700–2000 °С.
|
Оптический пирометр с исчезающей нитью состоит из зрительной трубы П, в фокусе которой находится эталонная лампочка накаливания L (рис.4). Труба П наводится на источник излучения (в нашем случае – раскаленная никелевая пластинка Ni). При помощи линзы Л 1, находящейся в фокусе объектива трубы О 1, изображение пластинки сводится в плоскость нити лампочки (пластинка и нить лампочки видны одинаково четко). Вторая линза Л 2, помещенная в окуляре трубы О 2, дает увеличенное изображение нити лампочки и поверхности раскаленной пластинки. Лампочка питается током от аккумуляторной батареи Б. Накал нити регулируется реостатом А посредством кольца К, находящегося в передней части трубы О 2 в пирометре.
Рис. 3.8.4.
Регулируя реостатом А ток в цепи лампочки L, можно добиться исчезновения видимости нити на фоне пластинки. В этом случае температуры нити лампочки L и пластинки станут равными.
Содержание работы
В данной работе определяют постоянную s в законе Стефана – Больцмана. В качестве абсолютно черного тела используют никелевую пластинку. Излучение никеля, который покрывается окалиной, близко к излучению абсолютно черного тела. Если излучение происходит в среде, имеющей температуру Т 0, то никелевая пластинка излучает во все стороны в 1с энергию (по закону Стефана – Больцмана):
. (3.8.4)
Для нагревания пластинку включают в цепь переменного тока (рис.4). Изменяя трансформатором Тр ток в цепи пластинки, получают различную степень нагретости пластинки.
Мощность, затрачиваемая на поддержание пластинки в нагретом состоянии, определяется ваттметром. Приравнивая эту мощность W эл количеству энергии в соответствии с законом Стефана – Больцмана (4), получают:
,
где S – общая поверхность раскаленной пластинки.
Отсюда постоянная величина
. (3.8.5)
|
|
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!