Устройство и принцип работы пирометра
Работа пирометра основана на измерении квазимонохроматической яркости излучения нагретого объекта путем уравнения ее с яркостью эталона, в качестве которого используется специальная пирометрическая лампа, для которой дана зависимость температуры нити от тока.
Рис.44. Внешний вид пирометра.
Пирометр представляет собой телескоп, состоящий из объектива 1 и окулярного микроскопа 2, оправы которого закреплены на кронштейне. К кронштейну крепится блок ламп 3 с тремя лампами 4.
Объектив пирометра с помощью ручки 5 можно перемещать вдоль оптической оси. Необходимую диоптрическую наводку обеспечивает перемещение окуляра микроскопа.
Наведение на объект производится с помощью ручки 6 в горизонтальной плоскости и винтами 7 в вертикальной плоскости.
Для расширения температурной шкалы пирометр снабжен кассетой 8 со стеклянными поглощающими стеклами и выносным поглотителем 9. Для монохроматизации светового потока пирометр снабжен кассетой 10 со светофильтрами.
Лабораторная работа №11 проверка законов теплового излучения
Цель работы: изучение принципа работы оптического пирометра; измерение температуры нити вольфрамовой лампы с помощью оптического пирометра.
Приборы и принадлежности: оптический пирометр ОППИР 017, электрическая лампочка накаливания, вольтметр, амперметр, выпрямитель, селеновый фотоэлемент, микроамперметр, красный светофильтр, синий светофильтр.
Упражнение 1. Определение постоянной Стефана— Больцмана и качественная проверка закона смещения Вина.
С
оберите
приборы по схеме рисунка 45.
Оптический пирометр с исчезающей нитью (рис. 45) состоит из корпуса, в котором помещена эталонная лампа накаливания Л с дугообразной нитью.
Перемещая объектив пирометра Об, можно получить изображение исследуемой вольфрамовой нити в плоскости волоска эталонной лампы. Волосок эталонной лампы и изображение исследуемой нити, находящиеся в одной плоскости, фиксируются перемещением окуляра Ок.
Эталонная лампа через ключ K питается током от батареи Б. Накал нити регулируется реостатом R.
Температуру нити, соответствующую температуре абсолютно черного тела в монохроматическом свете с λ=6500А, отсчитывают по вольтметру со шкалой в градусах Цельсия.
При измерении температуры раскаленного тела регулируют величину тока в эталонной лампе пирометра до тех пор, пока яркость нити эталонной лампы не совпадает с яркостью исследуемого тела (верхняя часть дуги нити эталонной лампы исчезнет на фоне изображения вольфрамовой нити).
Измерив по вольтметру, определяют истинную температуру вольфрама. По данным пирометрической таблицы.
Пирометрическая таблица
Патрон №2
Шкала №1 положение обоймы / * /
T (С0) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
800 |
0.26315 |
0.26433 |
0.26573 |
0.26731 |
0.26906 |
0.27094 |
0.27293 |
0.27507 |
0.27719 |
0.27943 |
900 |
0.28172 |
0.28406 |
0.28643 |
0.28884 |
0.29129 |
0.29376 |
0.29626 |
0.29878 |
0.30134 |
0.30392 |
1000 |
0.30654 |
0.30919 |
0.31189 |
0.31463 |
0.31741 |
0.32024 |
0.32313 |
0.32608 |
0.32909 |
0.33217 |
1100 |
0.33532 |
0.33854 |
0.34184 |
0.34521 |
0.34866 |
0.35219 |
0.35581 |
0.35950 |
0.36328 |
0.36714 |
1200 |
0.37108 |
0.37510 |
0.37920 |
0.38337 |
0.38761 |
0.39193 |
0.39631 |
0.40075 |
0.40526 |
0.40983 |
1300 |
0.41445 |
0.41912 |
0.42385 |
0.42862 |
0.43345 |
0.43831 |
0.44323 |
0.44819 |
0.45321 |
0.45827 |
4000 |
0.46340 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шкала № 2 положение обоймы / * * /
T (С0) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
1400 |
0.30688 |
0.30848 |
0.31012 |
0.31178 |
0.31347 |
0.31518 |
0.31691 |
0.31865 |
0.32041 |
0.32217 |
1500 |
0.32395 |
0.32574 |
0.32753 |
0.32934 |
0.33116 |
0.33298 |
0.33482 |
0.33667 |
0.33853 |
0.34041 |
1600 |
0.34230 |
0.34421 |
0.34613 |
0.34805 |
0.35002 |
0.35199 |
0.35398 |
0.35599 |
0.35801 |
0.36005 |
1700 |
0.36211 |
0.36418 |
0.36628 |
0.36838 |
0.37050 |
0.37263 |
0.37478 |
0.37694 |
0.37910 |
0.38128 |
1800 |
0.38346 |
0.38565 |
0.38785 |
0.39005 |
0.39225 |
0.39446 |
0.39667 |
0.39889 |
0.40111 |
0.40334 |
1900 |
0.40558 |
0.40783 |
0.41009 |
0.41237 |
0.41467 |
0.41700 |
0.41936 |
0.42176 |
0.42421 |
0.42673 |
2000 |
0.42031 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шкала № 3 положение обоймы / * * * /
T (С0) |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
2000 |
0.31844 |
0.31939 |
0.32034 |
0.32130 |
0.32226 |
0.32322 |
0.32691 |
0.32865 |
0.32612 |
0.32709 |
2100 |
0.32807 |
0.32905 |
0.33003 |
0.33102 |
0.33200 |
0.33300 |
0.33399 |
0.33499 |
0.33600 |
0.33701 |
2200 |
0.33802 |
0.33903 |
0.34005 |
0.34107 |
0.34210 |
0.34313 |
0.34416 |
0.34520 |
0.34624 |
0.34528 |
2300 |
0.34833 |
0.34938 |
0.35044 |
0.35149 |
0.35256 |
0.35362 |
0.35469 |
0.35576 |
0.35684 |
0.35792 |
2400 |
0.35900 |
0.36009 |
0.36118 |
0.36227 |
0.36336 |
0.36446 |
0.36556 |
0.36667 |
0.36777 |
0.36888 |
2500 |
0.37000 |
0.37111 |
0.37223 |
0.37335 |
0.37447 |
0.37559 |
0.37672 |
0.37785 |
0.37898 |
0.38011 |
2600 |
0.38124 |
0.38238 |
0.38351 |
0.38465 |
0.38579 |
0.38693 |
0.38808 |
0.38927 |
0.39036 |
0.39151 |
2700 |
0.39266 |
0.39381 |
0.39495 |
0.39610 |
0.39725 |
0.39840 |
0.39956 |
0.40071 |
0.40186 |
0.40301 |
2800 |
0.40416 |
0.40532 |
0.40647 |
0.40762 |
0.40877 |
0.40993 |
0.41108 |
0.41223 |
0.41338 |
0.41454 |
2900 |
0.41569 |
0.41684 |
0.41799 |
0.41914 |
0.42029 |
0.42143 |
0.42258 |
0.42373 |
0.42488 |
0.42602 |
3000 |
0.42717 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Шкала № 4 положение обоймы / * / с насадкой
T (С0) |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
3000 |
0.33337 |
0.33612 |
0.33887 |
0.34162 |
0.34438 |
0.34715 |
0.34992 |
0.35270 |
0.35548 |
0.35826 |
3500 |
0.36104 |
0.36382 |
0.36660 |
0.36937 |
0.37215 |
0.37492 |
0.37768 |
0.38043 |
0.38318 |
0.38591 |
4000 |
0.38863 |
0.39134 |
0.39404 |
0.39673 |
0.39940 |
0.40205 |
0.40469 |
0.40731 |
0.40991 |
0.41250 |
4500 |
0.41506 |
0.41761 |
0.42014 |
0.42265 |
0.42514 |
0.42761 |
0.43007 |
0.43250 |
0.43491 |
0.43731 |
5000 |
0.43968 |
0.44204 |
0.44438 |
0.44670 |
0.44901 |
0.45130 |
0.45357 |
0.45583 |
0.45807 |
0.46029 |
5500 |
0.46250 |
0.46470 |
0.46689 |
0.46906 |
0.47122 |
0.47337 |
0.47551 |
0.47764 |
0.47977 |
0.48188 |
6000 |
0.48399 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н
а
пути светового потока исследуемой лампы
Л
поставьте
селеновый фотоэлемент СФ.
В
цепи фотоэлемента
возникает фототок, величина которого
пропорциональна
световому потоку, падающему на него.
Чувствительность
селенового фотоэлемента к синему и
красному свету
почти одинакова. Поэтому если перед
фотоэлементом
поочередно ставить синий и красный
светофильтры со
средними значениями длин волн в
пропускаемых интервалах
от λСИН=4700Å
до АКр=6500Å,
то отношение фототоков
iсин
и iкр
будет такой же функцией температуры,
как и отношение спектральных испускательных
способностей нити в этих интервалах
длин волн.
Изменяя напряжение U на исследуемой лампе, измерьте:I
1) силу тока I по амперметру;
2) температуру вольфрамовой нити определяется с помощью вольтметра соотнося показания с пирометрической таблицей
3) силу тока i по микроамперметру в цепи фотоэлемента с красным и синим светофильтрами.
Произведите измерения для 5—7 различных напряжений на лампе.
№ Величины |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
U |
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
iкр |
|
|
|
|
|
|
|
iсин |
|
|
|
|
|
|
|
TºK = t+273 |
|
|
|
|
|
|
|
T2 |
|
|
|
|
|
|
|
T4 |
|
|
|
|
|
|
|
εT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Упражнение 2. Определение постоянной Планка.
Используя величины, измеренные в упражнении (1), вычислите по формуле (6.13) постоянную Планка для трех наибольших температур, измеренных вами.
Данные вычислений занесите в таблицу.
(6.14)
γ = 1,82 10-37 Дж сек /град