Ćwiczenie nr 16 

Wyznaczanie długości fali promieniowania podczerwonego.   

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie długości fali promieniowania podczerwonego emitowanego przez 
ciało o temperaturze T wyższej od temperatury otoczenia.  

Długość fali promieniowania podczerwonego zależy od temperatury ciała. W przypadku grzejnika 
elektrycznego temperatura T zależy od napięcia zasilającego U.   

  

  

 

Schemat obwodu grzejnika 

  

  

Długość fali znajdujemy korzystając z prawa przesunięć Wiena.  

  

λmax x T= const   

Jeżeli λmax wyrazimy w mikronach to:  

  

λmax x T = 2898 [µm K]   

  

Powyższy wzór odnosi się do ciał doskonale czarnych. W rzeczywistości wyznaczona zostaje tylko 
przybliżona wartość długości fali. Temperaturę T grzejnika elektrycznego wyznaczamy za pomocą 
termoogniwa.   

Termoogniwo jest to obwód zamknięty złożony ze spojonych ze sobą dwóch różnych przewodników 
metalowych. Jeżeli miejsca spojeń utrzymywać będziemy w tej samej temperaturze, to w obwodzie 
nie będzie płynąć prąd. Gdy między spojeniami wytworzymy różnicę temperatur w obwodzie 
powstanie siła termoelektryczna zależna od różnicy temperatur i od rodzaju stykających się ze sobą 
metali. Dla niewielkiej różnicy temperatury siła termoelektryczna jest proporcjonalna do różnicy 
temperatur:  

E = C (TA –TB)  

Gdzie C jest to zdolność termoelektryczna, liczbowo równa sile termoelektrycznej powstałej przy 
różnicy temperatur obu spojeń wynoszącej 1K.   

  

  

       

 

  

  

  

  

Kolejność czynności:   

I Cechowanie termoogniwa.  

1. Włączyć miliwoltomierz i nastawić na zakres 10 mV .  

2. Styk A termopary zanurzyć w wodzie znajdującej się w kolbie, tak, aby termometr i styk A 
znajdowały się blisko siebie. Styk B zanurzyć w zlewce z wodą i lodem (w obecności asystenta).  

3. Podgrzać do 65°C wodę w kolbie ustawionej na podgrzewaczu elektrycznym. Wyłączyć ogrzewanie 
elektryczne. Odczekać do ustalenia się temperatury.  

4. Odczytywać temperaturę i wskazania miliwoltomierza co 5°C zaczynając od 70°C   Wyniki 
zapisywać w tabeli nr 1.  

5. Pomiar zakończyć przy temperaturze 55°C  i wyzerować miliwoltomierz.  

6. Wykonać wykres E= f(TA).  

  

II  Wyznaczanie długości fali.  

  

1. Styk A termoogniwa umieścić w promienniku podczerwieni, a styk B zanurzyć w naczyniu z lodem.  

2. Miliwoltomierz nastawić na zakres 10 mV.  

3. Ustawić napięcie zasilacza promiennika podczerwieni na 75V.   

4. Po odczekaniu 5 min odczytać wskazania miliwoltomierza i zanotować w tabeli nr 2.   

5. Pomiary powtórzyć przy napięciu zasilacza  100, 125, 150 V. Po każdej zmianie napięcia zasilania 
odczekać 5 min.   

6. Wyzerować miliwoltomierz, wyłączyć zasilanie promiennika podczerwieni i wyłączyć 
autotransformator z sieci.   

7. Odczytać z wykresu E= f(TA) wartość temperatury T promiennika podczerwieni dla mierzonej siły 
termoelektrycznej E. Odczytaną wartość zanotować w tabeli nr 2.  

8. Z wzoru Wiena obliczyć wartość λmax i wpisać do tabeli nr 2.   

UWAGA! Przez cały czas trwania pomiarów pilnować, aby w naczyniu z lodem znajdowało się 
dostatecznie dużo lodu.   

  

Tabela nr 1   

Temperatura    

t (°C)   

   

70  65  60    55   

Temperatura    

T ( K)   

   

  

  

  

  

Wychylenie   

Miliwoltomierza   

 E (mV)   

  

  

  

  

  

  

  

  

  Tabela nr 2    

Napięcie zasilające   

U (V)   

   

75  100  125    150   

Wychylenie miliwoltomierza 

E (mV)   

  

  

  

  

Temperatura    

T (K)   

  

  

  

  

Długość fali λmax   

(µm)   

  

  

  

  

  

 Sprawozdanie powinno zawierać:   

1. Tabele pomiarowe.  

2. Wykres na papierze milimetrowym E= (TA).  

3. Wyliczenie długości fali.  

4. Wniosek.