高温用放射温度計の製作と熱放射実験の教材化

高温辐射温度计的制作及热辐射实验教材

• 批准号: 19912008
• 负责人: 栗山 健二
• 金额: $ 0.47万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19912008/
• 关键词: 高温用放射温度計; 熱放射実験; 黒体放射

大学の教養課程での物理教育の中で熱放射現象に関して様々な法則が取り上げられている。たとえば、基礎物理学の教科書においては、黒体放射の原理が扱われ、かなり詳しく解説されている。しかし、熱放射を実験的に理解させている例はほとんどない。つまり、シュテファン・ボルツマンの法則における熱放射の全エネルギーは絶対温度の4乗に比例する。あるいは黒体から放射されるエネルギーの強度が最大となる波長は、絶対温度に反比例するといった内容は、実験的に理解されることが極めて重要である。なぜなら、これらの熱放射の法則の土台をなしているのは「黒体」という概念であり、熱放射実験においては、この黒体条件を実現することが肝要であるからである。熱放射する物体を非接触で温度測定する機器を放射温度計という。従来の光高温計では、熱放射率の関係で輝度温度を赤色フィルタ(650nm)を用い、狭い波長領域を測定するため、2500K程度が限界となっている。そこで、熱放射体の放出する電磁波の波長を測定し輝度温度を求める方法により、近赤外から可視光領域(1000K〜15000K)の温度を測定できる高温用放射温度計を製作した。この温度計を用いた熱放射実験において黒体放射の原理に基づく下記の諸法則が確かめられた。(1)分光放射輝度L_λと絶対温度の4乗T^4が比例の関係になっている。このことから、ステファン・ボルツマンの法則が確かめられた。(2)分光放射輝度L_λが最大値をとる波長λ_<max>において、黒体放射のプランクの公式の理論曲線と実測値を比較した。実測値が理論曲線によく近似している。このことから、黒体条件をかなりの程度満たした黒体放射実験が実現できた。

The law of heat radiation in physics education in university education courses Basic Physics Textbooks and Principles of Black Body Radiation The understanding of heat radiation is very important. The law of heat radiation and the ratio of heat radiation to heat radiation The intensity of the electromagnetic radiation emitted from the black body has a maximum wavelength and is inversely proportional to the absolute temperature. The content is extremely important for practical understanding. The law of thermal radiation is based on the concept of "black body" and the condition of "black body" is realized. A non-contact thermal radiation thermometer The relationship between thermal emissivity and luminance temperature measured by optical pyrometers in the past is limited to the wavelength range of 650nm and 2500K. The method for measuring the wavelength of electromagnetic waves emitted from heat emitters, the method for determining the luminance temperature, and the method for measuring the temperature in the near-infrared and visible light fields (1000K ~ 15000K) are described. This thermometer uses the principle of thermal radiation and the principle of thermal radiation. (1)The spectral radiance L_λ is proportional to the temperature 4 ~ T^4. The law is correct. (2)The maximum value of spectral radiance L_λ is compared with the measured value of <max>the theoretical curve of the formula for spectral radiance λ_λ. The theoretical curve of the measurement is approximately equal to that of the theoretical curve. The black body condition is very high and the black body emission is very low.

项目成果

高温用放射温度計の製作と熱放射実験の教材化

高温辐射温度计的制作及热辐射实验教材

• 发表时间: 2008
• 期刊: 静岡大学技術報告集(ISSN1346-2814) 第13号
• 作者: 淺原 雅浩;他;田中一磨;新井 保彦;新井 保彦;増田(栗山) 健二
• 通讯作者: 増田(栗山) 健二