흑체 복사 강도 측정 일반물리 B실험실 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 목적 전기오븐을 사용하여 흑체를 가열하면 적외선이 방출된다. 이 때, 흑체의 온도와 복사 에너지 세기를 Stefan-Boltzmann 법칙으로 확인한다. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 기구 Sensor-CASSY CASSY Lab 열복사 감지 센서 Ni-Cr-Ni 온도 센서 전기오븐 전원장치 CASSY 온도상자 CASSY 열복사 박스 스탠드 전기오븐(230 V, 220 W) 클램프 스크린 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 이론 ▪ 복사 모든 물질들에 열을 가하게 되면 온도가 상승하고 열을 전달 시키는데 이것은 전도, 대류, 복사의 3가지 방법으로 이루어진다. 복사의 간단한 예로 전기난로가 따뜻해지면 열판에서 내뿜는 복사열을 느낄 수 있다. 또한, 복사열(에너지)은 전자기파의 적외선 영역에 해당한다. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 이론 ▪ 흑체란? 입사하는 모든 복사선을 흡수하는 물체. 즉, 흡수능이 1인 물체를 말한다. 현실적으로는 존재하지 않으나 이것에 가까운 것은 많다. Fig. 1. 요제프 슈테판 (1835-1893). Fig. 2. 흑체 복사 그래프. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 이론 ▪ 흑체복사 이상적인 흑체가 방출하는 전자기복사. 즉, 주어진 온도에서 어떤 물체가 방출할 수 있는 복사에너지의 이론적인 최대값. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 이론 ▪ 생활 속 복사의 이용 온도를 가지는 모든 물체는 전자기파를 방출한다. 우리의 몸 또한 적외선 영역의 전자기파를 방출하는데, 주변에서 이를 응용한 사례들을 아주 흔히 볼 수 있다. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 이론 ▪ Stefan-Boltzmann 법칙 “단위 표면적에서 방출하는 흑체의 복사에너지는 절대온도의 4제곱에 비례한다.” ▪ Stefan-Boltzmann 법칙 T4 M → 복사에너지 세기 = (슈테판-볼츠만 상수) X (절대온도)4 슈테판-볼츠만 상수 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 방법 일반물리실험 (General Physics Experiment)
CASSY-Lab 설정
General Click!!
COM1에서 CASSY 선택
CASSY Click!! (1) (2) 온도설정 Click!!
온도 설정 완료 전압설정 Click!!
온도 설정 완료
온도 설정 완료 -3 mV~3 mV 선택
온도 설정 완료
온도 설정 완료 전압 설정 완료
온도 설정 완료 전압 설정 완료 측정시간 설정 (2000초)
온도 설정 완료 전압 설정 완료 시간 설정 완료
흑체의 온도와 복사 에너지의 세기를 전압으로 확인할 수 있다.
시계모양의 버튼을 Click!! 또는 키보드의 F9를 누르면 측정이 시작됨
실험 요약 실험 장비를 순서대로 설치한다. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 요약 2. CASSY Lab 프로그램을 설정한다. 3. 실험 결과를 정리한다. 일반물리실험 (General Physics Experiment)
실험 주의사항 전기오븐의 외벽 온도가 200oC 이상 올라가므로 화상에 주의한다. 실험 중 실험 테이블을 치거나 큰 진동이 나지 않게 한다. 온도센서가 흔들려서 측정 값이 불안정하게 나온다. 전기 오븐 내의 흑체가 떨어질 수 있으니 주의한다. 일반물리실험 (General Physics Experiment)