Оптика

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

№2. Задание 18

ID: 00006988

Инфракрасный термометр

В нагретых телах часть внутренней энергии вещества может превращаться в энергию излучения. Поэтому нагретые тела являются источниками электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Это излучение называют тепловым излучением.

Эксперименты показывают, что тепловое излучение имеет непрерывный спектр. Распределение энергии излучения тела по спектру зависит от температуры тела. При этом для всех тел с увеличением температуры максимум энергии излучения смещается в коротковолновый участок спектра, а общая энергия излучения возрастает. На рисунке представлен график интенсивности излучения некоторого тела по мере его нагревания.

Принцип работы инфракрасного термометра (пирометра) заключается в изменении интенсивности теплового излучения тела в зависимости от его температуры.

Инфракрасный термометр позволяет измерять температуру быстро, без непосредственного контакта с телом. Но при измерении температуры важно учитывать коэффициент излучения тела. Разные материалы в зависимости от цвета, матовой или

зеркальной поверхности по-разному излучают тепло. Коэффициент излучения материала - это соотношение энергии, излучаемой поверхностью материала к энергии излучения абсолютно чёрного объекта при равной температуре. Для абсолютно чёрных тел этот коэффициент равен 1. Для остальных же материалов этот коэффициент меньше. В пирометрах обычно стоит фиксированный коэффициент излучения, равный 0,95. Для большинства измеряемых материалов он подойдёт, но при существенно меньших коэффициентах излучения тел измерения температуры окажутся

Выберите два верных утверждения, соответствующих тексту.

1) Максимум в спектре излучения тела человека приходится на ультрафиолетовую часть спектра.

2) Коэффициент излучения абсолютно чёрного тела равен 0,95.

3) При увеличении температуры тела интенсивность его излучения увеличивается.

4) При увеличении температуры максимум в спектре излучения тела смещается в сторону больших частот.

5) Коэффициент излучения материала - это соотношение энергии, излучаемой поверхностью материала, к энергии, поглощаемой материалом.

Источник: ФИПИ

Решение

Разбор каждого утверждения:

Утверждение 1 — НЕВЕРНО. Тело человека имеет температуру около

$36{,}6$

°C. По графику интенсивности, чем ниже температура, тем левее и ниже пик. При такой температуре максимум находится в инфракрасном участке спектра, а не в ультрафиолетовом. Именно поэтому тепловизор улавливает инфракрасное излучение людей. Утверждение 2 — НЕВЕРНО. В тексте явно указано: для абсолютно чёрного тела (АЧТ) коэффициент излучения равен 1. Значение

$0{,}95$

— это типичный коэффициент для большинства обычных материалов. Утверждение 3 — ВЕРНО. По графику: чем выше температура (

$4500$

К), тем выше расположена кривая интенсивности. Общая энергия излучения возрастает с температурой. Утверждение 4 — ВЕРНО. При увеличении температуры максимум графика смещается вправо — в сторону бо́льших частот (коротковолновый участок). Это соответствует закону смещения Вина. Утверждение 5 — НЕВЕРНО. По тексту коэффициент излучения — это соотношение энергии излучаемой к энергии излучения АЧТ при равной температуре, а не к поглощаемой энергии.

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Оптика» (8)