Описание установки. Схема установки приведена на рис

 

 

Схема установки приведена на рис. 1. Объектом исследования является вольфрамовая нить W, температура которой может регулироваться реостатом R. При помощи амперметра и вольтметра измеряют ток и напряжение на зажимах лампы. Световой поток падает на фотоэлемент Ф, закрываемый светофильтром.

 

 

Рис.1

 

 

Возникающий фототок измеряется гальванометром Г. Температура нити лампы измеряется оптическим пирометром ОП. В работе используется пирометр с исчезающей нитью (рис. 2).

 

 

Рис.2

 

Основной его частью является фотометрическая лампа 3 с дугообразной нитью, расположенной в фокусе объектива 1. Этот же объектив фокусирует лучи, идущие от исследуемого объекта, расположенного достаточно далеко. Поэтому можно считать, что в фокальной плоскости объектива изображение исследуемой нагретой поверхности накладывается на изображение нити фотометрической лампы.

Наблюдая через окуляр 5 совмещенные изображения нити и объекта, регулируют силу тока в нити реостатомR₁ пока не исчезнет нить на фоне изображения тела. В этом случае яркость нити и исследуемого тела на спектральном участке, пропускаемом светофильтром 4, одинакова. Это означает равенство их спектральных плотностей энергетической светимости.

Предварительной градуировкой установлено, каким температурам соответствует сила тока нити пирометра в моменты совпадения яркостей нити и абсолютно черного тела. Поэтому мы получаем возможность судить, какой температуре абсолютно черного тела Т_n соответствует излучение наблюдаемого тела.

Если бы наблюдаемое тело было абсолютно черным, то найденная температура была бы его истинной температурой. Так как наблюдаемое тело (нить лампы накаливания) не является абсолютно черным, то Т_n представляет собой температуру такого абсолютно черного тела, которое имеет в наблюдаемом участке спектра D n яркость, одинаковую с яркостью исследуемого тела, температура которого Т_ист.,. Поэтому пирометр называется яркостным. Связь между яркостной истинной температурой выражается соотношением

 

,

 

где С₁ = 1,432 × 10^-2 м × К; коэффициент В для вольфрама в области температур от 900 до 200⁰ С равен 0,45;

l = 6,5 × 10^-7 м - средняя длина волны спектрального участка, пропускаемого светофильтром пирометра;

ln 0,45 = - 0,8.

Для расширения пределов измерения температур пирометр имеет ослабляющий нейтральный (то есть ослабляющий в одинаковой степени все длины волн) светофильтр.

Использование этого светофильтра позволяет при изменении температур от 1400 до 2000⁰ С ослабить излучение измеряемого тела и пользоваться более низкими температурами нити пирометра, что увеличивает его долговечность.