Politechnika Wrocławska

Jakub Kliszcz

27.11.2010

Laboratorium Podstaw Fizyki

Wydział Elektryczny

Sprawdzenie prawa Stefana Boltzmana

  1. Cel ćwiczenia.

Prawo Stefana - Boltzmanna

0x01 graphic

Można to zapisać postaci:

0x01 graphic
,

gdzie C = Sσ jest stałą, natomiast wykładnik α traktujemy jako wielkość nieznaną, której wartość chcemy wyznaczyć.

- Sporządzić wykres zależności logarytmu natężenia obiążenia detektora od logarytmu z temperatury modelu ciała doskonale czarnego.

- Wykorzystując regresję liniową wyznaczyć tangens nachylenie wykresu to jest wartość wykładnika potęgowego α.

- Oszacować błąd z jakim wyznaczono warość wykładnika.

- Porównać uzyskaną eksperymentalnie wartość wykładnika z występującym w prawie Stefana-Boltzmanna.

  1. Układ pomiarowy

0x01 graphic

  1. Tabela wyników

I0

Temperatura T

Temperatura

Prąd

I

ln T x

ln I y

[ ̊ c]

[ ̊ K]

3

50

323,15

2

5,778

0,693

100

373,15

7

5,922

1,946

150

423,15

19

6,048

2,944

200

473,15

37

6,159

3,611

250

523,15

79

6,260

4,369

300

573,15

164

6,351

5,100

350

623,15

294

6,435

5,684

400

673,15

332

6,512

5,805

450

723,15

398

6,584

5,986

500

773,15

465

6,650

6,142

550

823,15

582

6,713

6,366

  1. wyznaczenie wartości wykładnika potęgowego α

0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

  1. Wykresy zależności prądu od temperatury: (1) - z wyników pomiarów, (2) z linią aproksymacji i naniesioną regresją liniową.

0x01 graphic
(1)

0x01 graphic
(2)

* R2 - jest to dopasowanie linii aproksymacji. (powinien wynosić 0,8 -1,0).

  1. Błedy Pomiarów

- błąd ၄ln T oraz analogicznie Δln I obliczono za pomocą różniczki zupełnej,

0x01 graphic

- obliczenie błędu ၄B,

0x01 graphic

- obliczenie ၄logT,

0x01 graphic

  1. Wnioski

Jak widać współczynnik α nie był równy 4 lecz wyniósł około 6, co nie dowodzi słuszności twierdzenia Stefana Boltzmana lub też mogły zostać popełnione błędy podczas odczytu wyników pomiarów z urządzeń pomiarowych. Regresja liniowa została policzona programem Microsoft Excel w celu sprawdzenia poprawności mojej metody liczenia. Do zamiany jednostek został użyty kalkulator znajdujący się na stronie: http://kalkulator.jednostek.pl/temperatury/ .Do sprawozdania zostaje dołączony wykres (2) w formacie A4.