Paweł Detyna

II MiBM Gr. II

S P R A W O Z D A N I E

Temat:

Promieniowanie temperaturowe. Wyznaczanie rozkładu natężenia promieniowania źródła w funkcji temperatury

(sprawdzenie prawa Wiena).

WSTĘP:

Najbardziej powszechną w przyrodzie formą promieniowania jest promieniowanie temperaturowe. Zachodzi ono kosztem ruchu cieplnego atomów, wzbudzenia cząstek lub atomów kosztem innej energii. Promieniowanie temperaturowe jest charakterystyczne dla wszystkich ciał w temperaturach wyższych od zera bezwzględnego. Prawo Wiena mówi, że zmiany energetyczne w układzie powodują zmiany prędkości jego cząsteczek, które tym samym doznają tzw. przyśpieszeń termicznych. Zgodnie z prawem Wiena maksimum krzywej przesuwa się wyraźnie w stronę fal krótkich. Wien stwierdził, że obowiązuje przy tym zależność

oznacza długość fali (m), przy której występuje maksimum zdolności emisji w temperaturze T (K).

Nośnikiem fali elektromagnetycznej (promieniowania temperaturowego) jest dipol, który powstaje na skutek rozsunięcia środków ciężkości ładunku dodatniego w stosunku do ładunku ujemnego. Niezależnie od sposobu, w jaki zostanie naruszony stan równowagi termodynamicznej w ciele, emitowana energia jest w każdym wypadku równa sumie energii wyzwolonej w wyniku zmian energii wewnętrznej tego ciała. Widmo promieniowania temperaturowego jest zawsze ciągłe.

Ciało doskonale czarne jest to takie ciało, które w każdej temperaturze T>0 pochłania wszelkie padające nań (niezależnie od kąta) promieniowanie o dowolnej długości fali
.

Promieniowanie zrównoważone występuje wtedy, gdy odizolowana termicznie grupa nie stykających się ciał ma w każdym przypadku jednakową temperaturę T. Wynika z tego, że ilość wyemitowanej energii przez dowolne z tych ciał jest równa takiej samej ilości energii zaabsorbowanej. Promieniowanie, które pada na daną powierzchnię może być pochłonięte, odbite lub przepuszczone. W promieniowaniu temperaturowym istotny jest tzw. współczynnik emisji e

- strumień energii wypromieniowanej przez dane ciało

- strumień energii jaki wypromieniowałoby ciało doskonale czarne

Wielkością, która informuje o ilości wypromieniowanej energii przez dane ciało jest natężenie promieniowania temperaturowego I.

lub

- strumień energetyczny wysłany w jednostkowym czasie przez

jednostkową powierzchnię

- kąt bryłowy stożka

S - pole powierzchni

Energię jaką wypromieniowywuje ciało rzeczywiste określić można następująco:

- stała Stefana-Boltzmanna = 5,75*10^-8

Wzór Plancka opisujący rozkład natężeń w widmie promieniowania ciała doskonale czarnego ma następującą postać:

c - prędkość światła

k - stała Boltzmanna

T - temperatura ciała

h - stała Plancka

Prawo Wiena wykorzystuje się w tzw. pirometrii optycznej. Jest to metoda pomiarowa pozwalająca na określenie temperatury rozżarzonego obiektu na podstawie jego widma promieniowania.

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA:

[nm]	Iż=2,6A	Iż=3A	Iż=3,6A	Iż=4A
		U1 [V]	U2 [V]	U3 [V]	U4 [V]
700	0	0	0	0
720	0,00011	0,00016	0,00097	0,00099
740	0,00025	0,00033	0,00118	0,00135
760	0,00042	0,00062	0,00171	0,0021
780	0,00069	0,00103	0,00236	0,00309
800	0,00102	0,00154	0,00335	0,00432
820	0,00134	0,00213	0,00436	0,00558
840	0,0019	0,00282	0,00556	0,00707
860	0,00234	0,00355	0,00681	0,00845
880	0,00299	0,00426	0,00887	0,00985
900	0,00345	0,00503	0,00915	0,01155
920	0,00415	0,00579	0,01034	0,01257
940	0,00487	0,0065	0,01138	0,01382
960	0,00549	0,00719	0,01232	0,01489
980	0,00612	0,0079	0,01339	0,01604
1000	0,00678	0,00856	0,01435	0,01703
1020	0,0074	0,00919	0,01535	0,01804
1040	0,008	0,00968	0,01612	0,0189
1060	0,00863	0,01037	0,01698	0,01979
1080	0,00917	0,01089	0,01779	0,02057
1100	0,00964	0,01134	0,01841	0,02117
1120	0,00977	0,01124	0,01843	0,02091
1140	0,00942	0,0106	0,01759	0,02001
1160	0,00968	0,01073	0,01792	0,02033
1180	0,01055	0,01161	0,01902	0,02161
1200	0,01113	0,01213	0,01992	0,02243
1225	0,01166	0,01252	0,02048	0,02305
1250	0,01201	0,0128	0,02094	0,02347
1275	0,01227	0,01293	0,02115	0,02369
1300	0,01245	0,01298	0,02124	0,02375
1325	0,01254	0,01288	0,02133	0,0237
1350	0,01257	0,01273	0,02124	0,02351
1375	0,01248	0,01246	0,02095	0,0232
1400	0,01221	0,01198	0,02046	0,02251
1425	0,0121	0,01168	0,02019	0,0221
1450	0,01193	0,01118	0,0199	0,02171
1475	0,01176	0,01081	0,01954	0,0213
1500	0,01151	0,0104	0,01917	0,02075
1525	0,01118	0,00987	0,01858	0,02006
1550	0,01046	0,00892	0,01748	0,01868
1575	0,00992	0,00816	0,01672	0,01776
1600	0,00967	0,00779	0,01628	0,01728
1625	0,00965	0,00776	0,01621	0,01711
1650	0,00945	0,0074	0,01594	0,01681
1675	0,00956	0,00745	0,01609	0,01695
1700	0,00936	0,00714	0,01582	0,01658
1725	0,00905	0,00671	0,01535	0,016
1750	0,00868	0,00623	0,01493	0,0154
1775	0,00838	0,00577	0,01452	0,0149
1800	0,00803	0,00527	0,01402	0,01421

Od pomiarów rzeczywistych odjęliśmy

Początkową wartość aby wykresy zaczynały się w początku układu współrzędnych.
Temperaturę dla maksymalnych wartości fali przedstawiono w tabelce:

Tśr=2197,32

	[nm]	T [K]
Iż=2,6A	1350	2145,92
Iż=3A	1300	2228,46
Iż=3,6A	1325	2186,41
Iż=4A	1300	2228,46

Wartości do rozkładu Plancka obliczamy z poniższego wzoru:

RACHUNEK BŁĘDÓW:

Błąd bezwzględny obliczamy ze wzoru:

- błąd odczytu długości fali = 0,000002

- błąd ustawienia prądu żarzenia = 0,01

I [A]
I1=2,6	1,76*10^-^24	3,52*10^-25	3,52*10^-27
I2=3	1,66*10^-24	3,31*10^-25	3,32*10^-27
I3=3,6	1,03*10^-24	2,05*10^-25	2,05*10^-27
I4=4	9,32*10^-25	1,86*10^-25	1,87*10^-27

4

---