Детская энциклопедия

Меню сайта











Как измерили температуру Солнца

Спектр любого твердого тела, нагретого до любой температуры, можно измерить спектро­метром. Этот прибор представляет собой слегка измененный спектроскоп.

В фокальной плоскости линзы L2 установ­лена пластина с узкой вертикальной щелью В (см. Откуда берется цвет? ). Если трубу D поворачивать вокруг вертикальной оси, то через щель В будет проходить свет только узких участков сплошного спектра. Перед щелью А коллиматора установлена лампа накаливания, а за щелью В болометр: очень тонкая, зачерненная металлическая полоска, которая одинаково поглощает световые лучи с любой длиной волны.

Чем больше энергии излучения поглощает болометр, тем сильнее он нагревается и тем больше становится его электрическое сопро­тивление. Электрическое сопротивление боло­метра легко измерить и тем самым определить, какую энергию испускает нить лампы в раз­личных участках спектра.

Попытаемся построить график, в котором будет отражено, как зависит энергия, излучаемая 1 см2 абсолютно черного тела, от длины волны (рис. 10). В излучении абсолютно черного тела невозможно обнаружить энергию, соответ­ствующую излучению волны со строго опреде­ленной длиной. Поэтому приходится изме­рять энергию излучения в каком-то узком участке спектра, например в диапазоне от λ1 до λ2. Если эту энергию разделить на ширину участка λ2-λ1 ,то определится излучательная способность ελ

абсолютно черного тела для волны длиной λ, лежащей между волнами λ1 и λ2.

Отложим значение ελ по оси ординат, а по оси абсцисс — длину волны λ. Получим кривую с максимумом.

Предположим, мы построили график зави­симости (рис. 11) для тела, нагретого до 6000° К (фотосфера Солнца). Самое большое значение el будет при длине волны λm=0,5 мк. В обе стороны от этой точки регистрируемая в спектрометре энергия будет убывать. Будем двигаться к крас­ной границе солнечного спектра. Уже в области 0,7—0,75 мк красный цвет переходит в темноту. Но и в темных участках болометр будет пока­зывать, что энергия продолжает поступать. Значит, на красной границе спектр Солнца не заканчивается, хотя излучения с длиной волны больше 0,75 мк человеческий глаз не воспри­нимает.

Здесь начинаются невидимые инфракрас­ные лучи — инфракрасная область оптиче­ского спектра. Инфракрасное излучение при­мерно в области 500 мк переходит в диапазон радиоволн (см. ст. «Радио»).

То же происходит и на другом конце спект­ра. За фиолетовыми лучами в области волн в 0,4 мк начинается невидимое ультрафиолетовое излучение, которое где-то около волн в 0,002 мк переходит в рентгеновские лучи (см. Откуда берется цвет? ). Спектральные области наиболее ко­ротких ультрафиолетовых лучей и наиболее длинных рентгеновских лучей накладываются друг на друга.

Инфракрасную область света излучают спек­трометром, призма которого изготовлена из кристалла каменной (поваренной) соли. Даже специальные сорта стекла (тяжелый флинт) полностью поглощают инфракрасное излуче­ние, начиная с волн длиной в 2,7 мк. А каменная соль пропускает это излучение с длиной волны до 13,5 мк. В инфракрасном спектрометре вме­сто линз поставлены вогнутые металлические зеркала, хорошо отражающие инфракрасные лучи.

Ультрафиолетовое излучение исследуют с помощью оптических деталей из кварца или флюорита. Кварц слабо поглощает это излучение до волны в 0,18 мк, а флюорит — до 0,12 мк.

Поместим перед спектрометром с призмой из каменной соли абсолютно черное тело, у ко­торого температура внутренних стенок полости равна 100° Ц. Такое тело не светится даже в пол­ной темноте, но болометр, установленный у выходной щели спектрометра, позволяет и в этом случае определить зависимость ελ от дли­ны волн. Максимум излучательной способно­сти тела, нагретого до 100°Ц, соответствует длине волны в 7,8 мк. Опыты показали: чем выше температура полости, тем короче должна быть длина волны λm (рис. 10). Величина λm как бы смещается с ростом температуры в сторону более коротких волн.

В результате этих опытов и некоторых тео­ретических соображений немецкому физику Вильгельму Вину удалось вывести формулу, которая теперь называется законом смещения Вина:λmТ = 2897 мк•°К. Если в эту формулу подставить λm в микронах, определится величина Т — температура излучающего нагретого тела в градусах Кельвина. С помощью спектроскопа можно измерить температуру любого тела, даже температуру Солнца или звезды.

Иначе, как с помощью спектрометра, узнать температуру Солнца невозможно. Нельзя же установить на Солнце термометр! Но, допустим, мы как-то добыли кусочек Солнца. Из какого же материала сделать термометр? Даже самый ту­гоплавкий металл — вольфрам плавится при 3000°К. Поэтому температуру Солнца можно определить только измерением λm. Так же опре­деляется температура звезд, а в земных условиях — температура сильно нагретых тел, на­пример раскаленной плазмы (см. ст. «Сто мил­лионов градусов»).





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016