Лабораторная работа 71 Измерение температуры нити лампы накаливания с помощью яркостного пирометра оппир-09

Описание экспериментальной установки.

Установка состоит из пирометра ОППИР-09, исследуемой лампы накаливания (ИЛ) и электрических цепей питания с приборами для регулировки и контроля тока (см. рис. 4 в разделе "Оптическая пирометрия"). ОППИР-09 является переносным прибором, поэтому нить встроенной в него лампы накаливается с помощью аккумуляторов, расположенных в корпусе прибора. Реостат, регулирующий силу тока в цепи ЭЛ, вмонтирован в корпус прибора, его движок в виде большого рифленого кольца расположен на передней стенке корпуса. В крайнем левом положении движок выключает ток, при этом значок "0" на кольце реостата должен совместиться с таким же значком на корпусе прибора. Прибор имеет две шкалы, проградуированных в градусах Цельсия. Верхняя шкала позволяет проводить измерения от 800^оС до 1400^оС, нижняя - от 1200^оС до 2000^оС.

Нижней шкалой пользуются только при введении серого фильтра СФ. Этот фильтр помещается на пути излучения от ИЛ при помощи ручки с накатанной головкой, расположенной на корпусе пирометра между шкалой и объективом. СФ введен, когда метка в виде белой точки на головке совпадает с меткой "20" на корпусе, когда СФ не введен - эти метки смещены относительно друг друга на 1/4 оборота. Красный фильтр КФ расположен в оправе окуляра.

Упражнение

Исследование зависимости температуры нити лампы накаливания

от силы тока.

1. Подготовьте пирометр к работе. Для этого выведите из поля зрения серый и красный фильтры.

2. Наблюдая нить ЭЛ пирометра в окуляре, вращайте кольцо реостата пирометра по часовой стрелке и нагрейте нить до красного каления. Затем перемещением окуляра добейтесь резкого изображения нити ЭЛ.

3. Поверните ручку лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) в крайнее левое положение. Включите в сеть автотрансформатор (ЛАТР). Поворотом ручки ЛАТРа можно менять силу тока через ИЛ. Его величина регистрируется амперметром.

4. Плавно вращая ручку ЛАТРа, добейтесь не очень яркого красного свечения ИЛ. Глядя в окуляр, наведите пирометр на ИЛ. Получите резкое изображение нити ИЛ в окуляре пирометра, регулируя положение объектива. Изображения нитей обеих ламп должны быть наложены друг на друга и отчетливо видны.

5. Вращением выступа на окуляре введите красный фильтр КФ.

6. Отключите накал ЭЛ пирометра поворотом ручки реостата на пирометре.

7. С помощью ЛАТРа установите ток, обеспечивающий минимальное свечение нити ИЛ, видимое в окуляр пирометра.

8. Плавно вращая ручку реостата пирометра, добейтесь равенства яркостей нитей ЭЛ и ИЛ (при этом нить ЭЛ как бы исчезает на фоне ИЛ). Запишите значение яркостной температуры Т_я с первой шкалы пирометра и соответствующее значение силы тока I.

9. Выполните пункт 8, для других значений тока через ИЛ. При переходе в область Т_я>1400^оС введите соответствующий серый светофильтр.

10. После окончания измерений поверните ручку реостата пирометра и ручку ЛАТРа в крайнее левое положение и отключите установку от сети.

11. Используя справочные данные Приложения 1 (см. таблицу и график), определите поправки добавляемые к Т_я для получения истинной температуры Т. (Нить ИЛ изготовлена из вольфрама.)

12. Постройте график зависимости Т=f(I).

Контрольные вопросы:

1. Что такое тепловое излучение?

2. Какое тело называется абсолютно черным?

3. Представьте графически спектр излучения АЧТ. К какому типу спектров он относится (линейчатый, сплошной, полосатый)?

4. Сформулируйте основные законы теплового излучения: правило Прево, законы Кирхгофа, Планка, Стефана-Больцмана, Вина.

5. Охарактеризуйте методы оптической пирометрии. Почему радиационная, цветовая и яркостная температуры реального тела отличаются от его действительной температуры?

6. Какую функцию выполняют серый и красный светофильтры в оптическом пирометре? Как вы считаете, почему используется фильтр с полосой пропускания в области 0,65 мкм, а не другой?

Дополнительная литература:

Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света - М.: Энергоатомиздат, 1983.

Литвинов В.С., Рохлин Г.И. Тепловые источники оптического излучения - М.: Энергия, 1975.