Эксперимент, страница 125 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

С помощью призмы разложите световой пучок от нити накала лампы на составляющие. Направьте на черную полосу, закрепленную на экране. Сравните значение температур участков полос на экране в средней части видимого излучения и в области инфракрасного излучения. Рекомендация: для определения температуры используйте электронный термометр.

Данный эксперимент является классической демонстрацией, впервые проведенной Уильямом Гершелем в 1800 году, которая привела к открытию инфракрасного излучения.

Для выполнения эксперимента необходимо направить узкий пучок света от лампы накаливания на стеклянную призму. При прохождении через призму свет преломляется. Поскольку показатель преломления стекла зависит от длины волны света (это явление называется дисперсией), белый свет раскладывается в спектр — непрерывную последовательность цветов от фиолетового до красного. Этот спектр проецируется на экран, на котором закреплена черная полоса. Черный цвет используется для того, чтобы полоса максимально эффективно поглощала падающее на нее излучение.

Далее, с помощью электронного термометра, производятся измерения температуры на различных участках черной полосы. Сначала датчик термометра помещают в среднюю часть видимого спектра, например, в зеленую или желтую область. Термометр зафиксирует повышение температуры, поскольку видимый свет переносит энергию, которая при поглощении черной полосой превращается в тепло.

Затем датчик термометра перемещают за красную границу видимого спектра, в область, где человеческий глаз уже не видит света. Проведя измерение, можно обнаружить, что температура в этой невидимой области не просто повышена, а оказывается даже выше, чем в любой части видимого спектра.

Это наблюдение доказывает, что помимо видимого света, лампа накаливания испускает и невидимое излучение, которое расположено за красной частью спектра. Это излучение получило название инфракрасного (от лат. infra — «ниже», «под» красным). Инфракрасное излучение, так же как и видимый свет, является электромагнитной волной и переносит энергию. Для большинства тепловых источников, включая нить накала лампы, максимум энергии излучения приходится именно на инфракрасную область спектра. Поэтому поглощение этого излучения приводит к наибольшему нагреву.

Сравнение температур:

При проведении эксперимента будет установлено, что температура участка черной полосы, находящегося в области инфракрасного излучения (за красным концом видимого спектра), будет выше, чем температура участка, находящегося в средней части видимого излучения (например, в зеленой или желтой области).

Ответ: Значение температуры участка полосы в области инфракрасного излучения будет выше, чем значение температуры в средней части видимого излучения.