Nazwisko: BIRUNT Imię: WOJCIECH Kierunek: FIZYKA Z INFORMATYKĄ II Rok studiów: 2000/2001r. Grupa laboratoryjna: XI		WYŻSZA SZKOŁA PEDAGOGICZNA w Rzeszowie I PRACOWNIA FIZYCZNA
				W y k o n a n o		O d d a n o
				Data 06.03.2001r.	Podpis	Data 13.03.2001r.	Podpis
Ćwiczenie nr 91	Temat: Wyznaczanie stałej Stefana - Boltzmana za pomocą pirometru optycznego.

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Można sztucznie wytworzyć źródło o maksymalnej zdolności w każdej temperaturze i o 100% absorpcji padającego promieniowania również w każdej temperaturze.

Ciało takie nazywamy ciałem doskonale czarnym.

Właściwości ciała doskonale czarnego wykazuje niewielki otwór utworzony w powierzchni kuli wydrążonej, poczernionej w środku. Energia promieniowania wnikająca przez taki otwór do wnętrza kuli zostaje praktycznie pochłonięta podczas licznych odbić od powierzchni wewnętrznej. Z padającego pierwotnie na otwór promienia żaden promień nie przenika z kuli na zewnątrz, otwór zachowuje się więc jak ciało doskonale czarne.

Wykreślając dla takiego otworu traktowanego jako źródło zależność zdolności emisji do długości fali otrzymamy krzywą. Krzywa ta jest niezależna od charakteru źródła a zależna tylko od temperatury.

Całkowita energia promieniowania w zakresie częstotliwości od 0 do ∞ wysyła przez jednostkę powierzchni badanego źródła w jednostce czasu jest proporcjonalna do pola znajdującego się pod krzywą. Według prawa Boltzmana całkowita energia promieniowania widzialnego i niewidzialnego wysyłana przez jednostkę powierzchni ciała doskonale czarnego w jednostce czasu wyraża się wzorem:

E = δT⁴

gdzie δ - stała Boltzmana

Prawo Wiena.

Badanym źródłem jest ciało czarne, a każda krzywa wykresu dotyczy innej temperatury. W miarę wzrostu temperatury nie tylko pole pod krzywą gwałtownie rośnie lecz także maksimum krzywej przesuwa się w stronę fal krótkich.

Wien stwierdził, że obowiązuje przy tym zależność:

λ_maxT = const

gdzie λ-długość fali przy której występuje maksimum zdolności emisji w temperaturze Tk

Stała Boltzmana.

Moc M_p pobrana przez płytkę składa się z mocy prądu elektrycznego

M_p1 = U⋅I

Oraz mocy promieniowania M_p2 którą płytka otrzymuje od otaczających ją ciał o temperaturze pokojowej T

M_p2 = δ⋅T_rz⁴⋅S

gdzie T_rz -temperatura płytki.

Jeśli przyjmiemy, że w warunkach stacjonarnych T_rz = const otrzymamy:

M_p = M_e

Prawo Plancka.

Zmiany energii atomowego źródła wysyłającego promieniowanie mogą zachodzić tylko określonymi porcjami tzn. w sposób nieciągły. Porcja wypromieniowania energii E (zwana obecnie kwantem promieniowania lub fotonem) wyraża się wzorem Plancka.

E = h⋅ν

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Przygotowanie pirometru do pracy.

Mierzymy pole powierzchni ciała przed rozżarzeniem oraz temperaturę T w pomieszczeniu.

Zbudować obwód elektryczny.

Na podstawie pomiarów obliczyć temperaturę rzeczywistą.

Sporządzić wykres.

Obliczenie stałej Boltzmana.

TABELA POMIARÓW

---