Stefan-Boltzmann-Konstante aus M(T⁴)
Hohlraum eines schwarzen Körpers. Messen Sie die spezifische Ausstrahlung M bei mehreren T und bestimmen Sie σ aus der Ausgleichsgeraden M gegen T⁴.
Ziel des Versuchs
σ aus M = σ T⁴ bestimmen. Die Steigung von M gegen T⁴ ist gleich σ.
Geräte
- Hohlraum des schwarzen Körpers
- Temperaturregler
- Radiometer (M)
Versuch
Theorie
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz gibt die spezifische Ausstrahlung des schwarzen Körpers. Das ist nicht das Wiensche Verschiebungsgesetz: Sie suchen nicht λ_max; das Radiometer liefert das Integral M. Der Aufbau blendet M und σ aus. Ändern Sie nur T.
Durchführung
- Ändern Sie nur die Hohlraumtemperatur T. σ bleibt verborgen.
- Speichern Sie. Das Radiometer trägt M mit kleinem Rauschen ein. Es gibt keine laufende Anzeige von M, σ oder eine Markierung von λ_max.
- Die Tabelle berechnet T⁴. Wiederholen Sie das für mindestens 6 Temperaturen etwa von 900 K bis 2800 K.
- Bestimmen Sie die lineare Ausgleichsgerade M gegen T⁴; die Steigung ist gleich σ. Vergleichen Sie mit dem Referenzwert.
Schlussfolgerung
Die bestimmte σ stimmt mit der Stefan-Boltzmann-Konstante überein. Wesentliche Unsicherheiten: Rauschen des Radiometers und die Idealisierung eines idealen schwarzen Körpers.