120. Виртуальная лабораторная работа по физике «Исследование излучения абсолютно чёрного тела» - https://efizika.ru/html5/120/index.html.

Цель работы: проверка закона Стефана - Больцмана для энергетической светимости абсолютно черного тела.

Приборы и принадлежности: источник тока, печь со спиралью и отверстием, термопара, микроамперметр, термометр комнатный.

120. Virtual laboratory assignments in physics «Study of blackbody radiation» - https://efizika.ru/html5/120/index.html.

The purpose of the work is to verify the Stefan-Boltzmann law for the energy luminosity of a blackbody.

Appliances and accessories: a current source, a furnace with a spiral and a hole, a thermocouple, a microammeter, a room thermometer.

Виртуальная лабораторная работа по физике

Тема: Исследование излучения абсолютно чёрного тела
Цель работы: Проверка закона Стефана-Больцмана для энергетической светимости абсолютно чёрного тела.

Приборы и принадлежности:

• Источник тока.

• Печь со спиралью и отверстием (модель абсолютно чёрного тела).

• Термопара для измерения температуры печи.

• Микроамперметр для измерения термо-ЭДС.

• Комнатный термометр.

Теоретическая часть:

Абсолютно чёрное тело — это идеализированный объект, который полностью поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение. Его излучение зависит только от температуры.

Закон Стефана-Больцмана гласит, что полная энергетическая светимость $R$ абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его абсолютной температуры:

�=��4,R=σT4,

где:

• $R$ — энергетическая светимость (Вт/м²),

• �=5,67⋅10−8 Вт⋅м−2⋅К−4σ=5,67⋅10−8Вт⋅м−2⋅К−4 — постоянная Стефана-Больцмана,

• $T$ — абсолютная температура (К).

Энергетическая светимость $R$ может быть измерена косвенно через мощность, излучаемую печью.

Ход работы:

1. Подготовка установки:

   • Включите источник тока и установите напряжение на спирали печи.

   • Убедитесь, что термопара подключена к микроамперметру для измерения температуры.

2. Измерение температуры:

   • Нагрейте печь до определённой температуры (например, 500 К).

   • С помощью термопары и микроамперметра измерьте термо-ЭДС и переведите её в температуру, используя таблицу или формулу для термопары.

3. Измерение энергетической светимости:

   • Используя отверстие в печи, измерьте мощность излучения $P$, выходящего из печи.

   • Рассчитайте энергетическую светимость $R$ по формуле:

     R=SP​,

     где $S$ — площадь отверстия печи.

4. Повторение измерений:

   • Проведите измерения для нескольких значений температуры (например, 500 К, 600 К, 700 К и т.д.).

5. Анализ данных:

   • Постройте график зависимости $R(T)$ в логарифмических координатах.

   • Определите наклон графика. Если закон Стефана-Больцмана выполняется, наклон должен быть близок к 4.

Результаты:

1. Таблица измерений:

   Температура $T$ (К)	Термо-ЭДС (мВ)	Мощность $P$ (Вт)	Энергетическая светимость $R$ (Вт/м²)
   500	...	...	...
   600	...	...	...
   700	...	...	...

2. График зависимости $\ln R$ от $\ln T$.

Вывод:

На основании проведённых измерений и построенного графика подтверждено, что энергетическая светимость абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его температуры, что соответствует закону Стефана-Больцмана.

Если вы выполняете виртуальную работу, используйте программное обеспечение для моделирования данных и построения графиков (например, Excel, Python, MATLAB).