1. Fadenpendel/Rollschwingungen 2. Gekoppelte Pendel 3. Schwingungen/Drehpendel 4. Drillachse 5. Viskosität Flüssigkeiten 6. G-Modul / Festkörpern 7. Elastizitätskonstante 8. Oberflächenspannung 9. Kundt/Quincke 10. Adiabatenexponent 11. Spezifische Wärme 12. Latente Wärmen 13. Wärmeäquivalent 14. Hohlraum/Rayleigh-Scheibe 15. Linsen und Spiegel 15a. Geom. Optik 16. Optische Instrumente 17. Polarisation / Doppelbrechung 18. Beugung 19. Michelson-Interferometer 20. Spektrometer 21. Temperaturstrahlung 22. Reflexion von Licht 23. Poggendorf/Wheatstone 24. Spiegelgalvanometer 25. Transformator 26. Kennlinien 27. Zweipole 28. EM Schwingkreise 29. Nicht ausgegeben 30. Elektrolytischer Trog
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Versuch Nr. 21
21. Temperaturstrahlung
Aufgaben:
1. Wärmestrahlung verschiedener Oberflächen. Bestimmen Sie
das relative Emissionsvermögen der vier Flächen des Lesliewürfels.
Hinweise:
| Füllen Sie den Lesliewürfel mit heißem Wasser, bringen Sie nacheinander
seine vier Flächen vor die Thermosäule (Abstand ungefähr 1/2 m).
| Bestimmen Sie das Verhältnis der Strahlungsleistungen der vier Flächen,
wobei der Maximalausschlag des Vielfachmeßinstruments mit Hilfe der am
stärksten strahlenden Fläche einzuregulieren ist.
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2. Die Strahlungsdichte eines schwarzen Strahlers in
verschiedenen Entfernungen.
Ermitteln Sie das Gesetz, nach dem die Strahlungsdichte eines schwarzen Körpers
(Rohrofen) mit dem Abstand zusammenhängt.
Hinweise:
| Zu Beginn des Versuches (noch vor Ausführung von Aufgabe 1) ist der
Rohrofen mit 0.75 A zu beheizen. Im Laufe einer Stunde steigt die Temperatur
auf etwa 350 oC. Temperaturkonstanz abwarten. Bringen Sie die
Thermosäule in ca. 25cm Abstand von der stahlenden Öffnung.
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3. Zusammenhang zwischen abgestrahlter Leistung und
Temperatur eines schwarzen Strahlers (erstes Beispiel für Stefan-Boltzmannsches
Strahlungsgesetz).
Messen Sie bei festem Abstand zwischen Thermosäule und
Strahler die von diesem angegebene Leistung als Funktion seiner Temperatur.
Ermitteln Sie die zu Grunde liegende Gesetzmäßigkeit.
Ermitteln Sie den Absolutwert der Stefan-Boltzmannschen
Strahlungskonstanten.
Hinweise:
| Abstand Thermosäule strahlende Öffnung ca. 50 bis 60 cm. Bringen Sie die
Irisblende direkt vor die Thermosäule und justieren Sie den Strahlengang
auf maximalen Ausschlag. Sodann schalten Sie die Heizung ab und messen die
Leistung als Funktion der Ofentemperatur bis herab zu ca. 150 oC
(ca. 20 Meßpunkte).
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Achtung:
| Diesen Teil des Versuchs gut vorplanen. Eine Wiederholung der Messung ist
in der vorgegebenen Praktikumszeit kaum möglich.
| Zur Ermittlung des Absolutwertes der Stefan-Boltzmannschen
Strahlungskonstanten benötigen Sie:
| 1) Verstärkungfaktor des Meßverstärkers
| 2) Empfindlichkeit der Thermosäule
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4. Zusammenhang zwischen Leistungsaufnahme einer Glühbirne
und Temperatur des Fadens (zweites Beispiel für Stefan-Boltzmannsches
Strahlungsgesetz).
Ermitteln Sie für verschiedene elektrische Leistungen die Temperatur eines
Glühfadens. Stellen Sie den Zusammenhang zwischen Leistung und Temperatur dar.
Hinweise:
| Die Lampe ist in ihrem Abstand so zu justieren, daß, durch das Fernrohr
gesehen, die Wendel scharf abgebildet wird. Betriebsanleitung zum
| Pyrometer genau durchlesen. Machen Sie sich zuerst mit der Handhabung
vertraut.
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Literatur:
R.M.Eisberg
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Fundamentals
of Modern Physics (Chapter 2 very good)
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Martienssen
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Einführung in
die Physik IV
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Bergmann-Schaefer
|
Lehrbuch der
Experimentalphysik Bd. III
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Gerthsen
|
Physik
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Schpolski
|
Atomphysik,
Bd. I
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Kohlrausch
|
Praktische
Physik, Bd. III, Tafeln
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|
Praktische
Physik, Bd. I, visuelle Pyrometer
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Ergänzungsliteratur:
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Weizel
|
Lehrbuch der
theoretischen Physik Bd. I
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Stichworte zur Vorbereitung:
| Emissionsvermögen, Absorptionsvermögen
| schwarzer Strahler, grauer Strahler, Farbtemperatur
| schwarze Temperatur
| Kirchhoffsches Gesetz
| Planck'sches Strahlungsgesetz
| Stefan-Boltzmannsches Gesetz
| Wien'sches Strahlungsgesetz
| Rayleigh-Jeansches Strahlungsgesetz
| Pyrometrie
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Apparatives:
Die Thermosäule
| Die Thermosäule enthält am Ende des in sie eingearbeiteten
Metalltrichters eine geschwärzte Scheibe. Auf dieser liegen 16
Thermoelemente. Dies sind Bändchen aus Konstantan und Manganin, die mit
Silber zusammengelötet und vorderseitig mit Ruß geschwärzt sind. Jedes
Band ist etwa 0.5 mm breit und 5 µm dick. Die Lötstellen liegen auf dem
senkrechten Durchmesser der Fläche, während die Enden der Bändchen an
dickere Kupferstäbe gelötet sind, so daß ihre Temperatur konstant und gut
definiert ist. Der Innenwiderstand der Thermosäule beträgt ungefähr 10
Ohm und die Empfindlichkeit ca. 0.16 mV/mW. Man behafte diese Werte mit
einem Fehler von +/- 20%
| Bei Bestrahlung
entsteht in der Thermosäule eine thermoelektrische Spannung, die mit dem
Meßverstärker und dem Vielfachmeßinstrument gemessen wird. Die
Thermosäule ist sehr empfindlich, da in Folge der geringen
Wärmeleitfähigkeit der dünnen Bändchen deren Temperatur bei der
Bestrahlung verhältnismäßig hoch ansteigt.
| Die
Thermosäule ist mit einer Schutzkappe versehen, die zu Beginn der Messung
abgenommen wird und nach Beendigung des Versuches unbedingt wieder
aufgesetzt werden muß!!!
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