Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 1. Материя. Движение. Сила

в) Покрасьте листок на руке черной краской (сажа + спирт). Подождите, пока краска не высохнет, затем поднесите руку к источнику.

Запишите наблюдения. Какой вы можете сделать вывод о способности черных и блестящих поверхностей поглощать излучение? Какова ваша кожа для инфракрасного излучения — «черная», «серая» или «блестящая»?

Опыт 6(и). Отражение излучения. На концах стола ставят два одинаковых параболических (металлических) зеркала, и в фокусе одного из них помещают раскаленный электронагреватель. Поместите в фокусе другого зеркала руку (фиг. 97).

Если есть хорошие зеркала, то с их помощью можно продемонстрировать высокую скорость распространения излучения. Когда аппаратура расположена, как описано выше, попросите кого-нибудь подержать большой лист картона как раз перед одним из зеркал, чтобы преградить излучению путь к вашей руке или щеке, служащей детектором. При резком удалении картона попробуйте заметить, как скоро является излучение.

Повторите опыт, помещая картон около второго зеркала.

Фиг. 97. Опыт 6(и).

Опыт 6(к). Спектр (демонстрация на лекции). Излучение (ультрафиолетовое, видимый свет и инфракрасное) получают от большой угольной дуги. С помощью линзы часть этого излучения концентрируют на щели, а другая линза образует «изображение» этой щели на удаленном экране (фиг. 98). Если на пути лучей вставить призму, то изображение распадется на группу перекрывающихся окрашенных изображений, которые мы называем спектром . Человеческий глаз воспринимает только узкую часть этой группы. Излучение в невидимых областях по обе стороны от видимого спектра, так же как и видимый свет, несет энергию, и эта энергия при поглощении излучения принимает форму теплоты [61] Особых «тепловых» лучей в инфракрасной или какой-либо другой области не существует. Просто горячая дуга испускает в инфракрасной области больший поток энергии, чем в видимом спектре; именно поэтому нагрев происходит быстрее при поглощении инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение мощностью 420 вт передает поглощающему телу 1 / 10 Кал/сек; 420 вт зеленого света передают 1 / 10 Кал/сек и столько же передают 420 вт ультрафиолетового света. Легко сделать дугу, которая излучает 420 вт инфракрасного излучения, но такая дуга будет излучать зеленого света значительно меньше 420 вт и еще меньше в ультрафиолетовой области. В детской загадке спрашивается: «Почему белые овцы дают больше шерсти, чем черные?» Ответ: «Потому, что их больше». На вопрос: «Почему инфракрасное излучение (от большинства источников) дает больше тепла, чем видимый свет?» — нужно дать такой же ответ. Следует избегать названия «тепловое излучение». Всякое излучение, поглощаясь, превращается в теплоту. .

Фиг. 98. Опыт 6(к).

Для измерения мощности потока в различных областях спектра поток улавливают с помощью «термостолбика», соединенного с гальванометром. Термостолбик представляет собой столбик, составленный из последовательно соединенных пар проволочек из двух различных металлов.

Когда одна группа спаев нагревается, появляется небольшое напряжение, которое измеряется гальванометром. Излучение попадает в параболический раструб, который фокусирует его на чередующихся спаях термостолбика. Они зачернены так, что достигающее их излучение поглощается и вызывает подъем температуры, создающей напряжение. (Поглощающий излучение металл быстро нагревается, пока потери тепла путем конвекции и т. д. не становятся равными поступлению тепла с излучением. Подъем температуры есть мера скорости поступления излучения.)

Оказывается, что обычное стекло прозрачно в видимой области и лишь ненамного за ее пределами. В далеком ультрафиолете и почти во всей инфракрасной области стекло непрозрачно. Так как в спектральном приборе используется стекло, мы наблюдаем резкий «обрыв», когда достигаем предела пропускания стекла в инфракрасной области. Это не реальный обрыв энергетического спектра, а дефект, вызванный неудачным выбором аппаратуры.

Отметьте показания гальванометра в различных областях спектра. (Помните, что у прибора может быть определенный «нулевой отсчет» из-за попадания других излучений.) Набросайте грубый график.