Материал: Методические указания для выполнения лабараторных работ. Оптика и атомная физика
75
Обозначив в прологарифмированной теоретической зависимости
y = ln P, x = ln T , a = n, b = ln A , приходим к зависимости y = ax + b ,
θ
x
=
θT
T
,
θ
y
=
θP
P ,
коэффициенты
a
и
b
которой
можно определить ис-
пользуя МНК. Коэффициент a = n 4 , а по коэффициенту b = b b можно
определить постоянную Стефана-Больцмана |
σ = |
|
|
|
, где |
|
= exp( b ) |
αTS , |
||||
|
|
= |
|
b . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Алгоритмы обработки данных по МНК приведены в приложении к по-собию. В данной работе для нахождения постоянной Стефана-Больцмана вы-бран первый подход.
Задание по подготовке к работе
Занести в протокол эксперимента таблицы по форме 11.1–11.2.
Вывести в подготовке работе все формулы погрешностей функций в табл. 11.1–11.2.
Указания по выполнению работы
1. Вращением рукоятки потенциометра Ri установить силу тока I = 2A
пластине. Установить диапазон измерения температуры 1400 °С и соответ-ствующий ему желтый светофильтр.
Включить накал нити с помощью кнопки К, которая в процессе изме-рений должна находится в замкнутом положении. Регулируя силу тока в ни-ти, добиться исчезновения видимого ее изображения на фоне светящейся по-
верхности пластины. Результаты измерений температуры нити |
tн |
( |
С |
) |
, силы |
|
|
||||
тока в пластине I, и напряжения U на ней записать в табл. 9.1. |
|
|
|
|
|
Повторить цикл измерений (см. п. 1) при других значениях силы тока I в пластине (от 2.5 до 5.5 A с шагом 0.5 А). Всего будет 8 измерений. При превы-шении температуры 1400 °С диапазон измерения переключить на 2000 °С и установить красный светофильтр. И снова произвести измерения температуры нити, изменяя силу тока с шагом 0,5 А. Результаты совместных измерений фи-зических величин I, U, а также цвет светофильтра записать в табл. 9.1.
Измерение температуры по п. 2 произвести два раза: в режиме увеличе-ния и в режиме уменьшения силы тока в нити. Результаты измерений темпера-
туры tн , силы тока в пластине I и напряжения U на ней записать в таблицу 11.1.
76
Таблица 11.1
Зависимость мощности излучения Р
(a2 = 1, 4410–2 м К, Т
от температуры тела Т = 0,92)
№
I
U
-
P=IU
P
= U
I
+ I
U
Цвет cветофильтра
λ
tн
н = tн + 273
-
Т
Т =
Т
н
н ln
1 +
а
T
2
Т
2
=
Т
Т
Тн
н
=P
T4
= a P + 4 T
a
PT
Разм.
А
В
Вт
Желтый
нм
C
К
К
К
1 2 3
t |
н |
1400 C |
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
Красный |
|
1400 |
|
C tн 2000 C |
||
|
|
|
||||||
665 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Указания по обработке результатов
Заполнить табл. 11.1. и найти по ней выборочным методом коэффици-
ент |
a = |
|
|
|
. Сопоставить найденное значение |
|
с его теоретическим зна- |
|||||
чением a = |
S =1,34 10–12 Вт К4 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Используя найденное значение |
a = |
|
|
|
, |
найти по табл. 10.2 мето- |
|||||
дом переноса погрешностей постоянную Стефана-Больцмана |
= |
|
|
|
и |
сопоставить ее найденное значение с табличным ( T = 0,92, S = 0,25см2).
= 5,67 10 |
–8 |
Вт м |
2 |
К |
4 |
. |
|
|
|
=а
TS