Задание 2. Проверка справедливости закона смещения Вина.

Цель работы: изучить основные закономерности теплового излучения;

проверить выполнение закона смещения Вина.

Вывод закона смещения Вина из закона Планка

Соотношение (1) для спектральной плотности излучения исследуем на экстремум. Для этого функцию R(λ,Т) продифференцируем по λ и полученное выражение приравняем к нулю:

(9)

Введя обозначение , после сокращений получим:

. (10)

Выражение (10) – трансцендентное уравнение, имеющее единственный корень . Следовательно,

, откуда

. (11)

Здесь величина b является константой, т.к. определяется через постоянные h, c, K; величина - постоянная Вина.

Формула (11) выражает закон смещения Вина: с увеличением абсолютной температуры Т максимум функции R(λ,T) смещается в сторону меньших длин волн.

Подстановка значения в формулу (1) приводит к формуле Вина (12):

, (12)

где .

Как видим, величина a также является константой, т.к. выражается через постоянные величины.

Измерения UR (λ,Т = const) выполнить, как в задании 1. Результаты занести в таблицу 4.

 

Таблица 4

 

λmax, мкм 2,1 2,5 3,2 3,9 4,5 6,2 8,5 U(R(Т1)
UR(λ,Т), В                
               
               
ср.знач.                

 

1 Определить из графиков UR (λ,Т = const) величины λmax для трех температур.

2 Вычислить по формуле (10) значения Т1эксп, Т2эксп, Т3эксп.

3 Сравнить полученные результаты с заданными величинами температур:

Т1 = 900 К, Т2 = 740 К, Т3 = 630 К. Вычислить отклонение расчетных температур от заданных. Сделать выводы.

Контрольные вопросы для допуска к работе, контрольные вопросы к защите работы те же, что и для задания 1.

 

Задание 3. Экспериментальное определение постоянной Планка

Цель работы: изучить основные закономерности теплового излучения;

определить постоянную Планка.

Из формулы (11) по экспериментальным значениям и заданным значениям определяем постоянную Планка по формуле:

. (13)

 

Измерения UR (λ,Т = const) выполнить, как в задании 1.

1 Определить из графиков UR (λ,Т = const) величины λmax для трех температур.

2 Определить значения b для трех температур.

3 Определить значения h для трех температур. Найти среднее значение h.

4 Полученные в работе результаты записать в таблицу 5.

 

Таблица 5

 

№ п/п λmax, м Тзад, К h hcр
         
       
       

 

Полученный результат записать в виде . Значения рассчитать по формуле:

,

где - число измерений (в нашем случае , то есть для трёх температур).

 

Контрольные вопросы для допуска к работе, контрольные вопросы к защите работы те же, что и для задания 1.

Литература

 

1. Савельев И.В. Курс общей физики т.3 – М. Наука, 1987, §§ 1–7.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики, Оптика – М. Наука, 1980, §§ 112–119.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М. Высшая школа, 1985, §§ 129, 200.

4. Ландсберг Г.С. Оптика – М. Наука, 1976, §§ 194–201

5. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.—М. Высшая школя, 2001. § 35.

6. Физика. Лабораторный практикум: учеб. пособие/ Гладков Л.Л.,

Гулаков И.Р., Дудо Н.И., Зеневич А.О./ – Минск: УО ВГКС,

2010. – 321 с.

7. Наркевич И.И., Волмянский Э.И., Лобко С.И. Физика. – Мн., ООО «Новое знание». 2004. § 26.1.