5-иш. Стефан-больцман қонуни: абсолют қора жисм нурланиш интенсивлигининг температурага

---

1 
5-ИШ. СТЕФАН-БОЛЬЦМАН ҚОНУНИ: АБСОЛЮТ ҚОРА ЖИСМ 
НУРЛАНИШ ИНТЕНСИВЛИГИНИНГ ТЕМПЕРАТУРАГА 
БОҒЛИҚЛИГИНИ АНИҚЛАШ. 
Ишнинг мақсади 
- Молл термоэлемент ёрдамида 300-750 К температура интервалида 
электропечкада “абсолют қора” жисм нурланиши интенсивлигини 
нисбий ўлчамларини амалга оширинг 
- Стефан – Больцман қонунини текшириш учун нурланиш 
интенсивлигини ва абсолют температурага боғланиш графикларини 
чизинг. 
Ишнинг қисқача назарияси 
Барча жисмлар иссиқлик нурлантиради (чиқаради). Бу иссиқлик 
электромагнит нурланиши жисм температураси ортиши билан ортади ва 
бундан ташқари нурланиш жисмнинг сиртига боғлиқ. Қаралаётган тўлқин 
узунлигида қанчалик кўп иссиқлик нурланса, шунчалик кўп бу нурланишни 
ютиш мумкин. Барча тўлқин узунликдаги нурланишларни тўла ютадиган 
жисмга “абсолют қора” жисм дейилади. Кирхгофф биринчи бўлиб, берк 
бўшлиқдан виртуал абсолют қора жисм сифатида фойдаланишни таклиф 
қилди. Абсолют қора жисм энг катта ютиш коэффицентига эга бўлиб, 
қаралаётган температура ва тўлқин узунлигида имконияти бўлган максимал 
нурланишни ҳосил қилади. Стефан-Больцман қонунига кўра, абсолют қора 
жисм чиқараётган нурланиш Т абсолют температуранинг тўртинчи 
даражасига пропорционал. Яна ҳам аниқроқ айтадиган бўлсак, манба 
нурланиши ёрқинлиги М , яъни сиртнинг бир томонидан чиқаётган умумий 
қувватнинг бутун сиртга нисбати қуйидагича аниқланади: 
М= αТ
4
(1) 
Бу ерда a - Стефан – Больцман доимийси. 
Шу билан биргаликда, абсолют қора жисм теварак-атрофдан нурланишларни 
ютади. Демак биз нурланиш манбаининг умумий М ёрқинлигини эмас, балки 
унинг абсолют қора жисмдан олаётган М
1 
ёрқинлигини ўлчар эканмиз. Атроф 
муҳитдан ютилган нурланиш ёрқинлиги 
(2) 

---

2 
га тенг. 
Шу сабабли, натижавий ёрқинлик қуйидагича аниқланади: 
М
1
= α(Т
4
−
Т
ͦ
4
)
(3) 
Ушбу тажрибада абсолют қора жисм сифатида электр печи (электр 
иситкич (ўчоқ)) дан фойдаланилади. Абсолют қора жисм элементи 
сайқалланган мис цилиндр ва экрандан иборат. Бир томони сайқалланган мис 
цилиндр электр печка киритилади ва маълум зарур бўлган температурагача 
қиздирилади. Зарур бўлганда сув ёрдамида совитиладиган экран электр печи 
олдига шундай жойлаштириладики, бунда биз фақатгина мис цилиндрдан 
чиқаётган нурланишнигина ўлчайлик, яъни иссиқ печнинг ташқи 
деворларидан чиқаётган нурланиш таъсири кузатилмасин. NiCl-Ni 
температура датчиги (қайд қилгичи) бевосита мис цилиндр температурасини 
ўлчаш учун ишлатилади.
Иссиқлик нурланиши микро-
вольтметрга уланган молл термо-
элементи орқали ўлчанади. Термоэле-
мент ўзаро уланган қатор терможуфт-
ликлардан ташкил топган. Ўлча-
надиган нуқталар тушаётган нурла-
нишларни тўла ютади, айни вақтда 
солиштириладиган нуқталар ташқи 
муҳитда жойлашган. Биз шу йўл 
билан нурланиш манбаи ёрқинлиги М 
нинг нисбий ўлчови сифатида 
термоэлектрик батареялар кучлани-
шини олишимиз мумкин. 
Керакди жиҳозлар 
1. 1 Электрик печ, 220 В 
2. 1 Абсолют қора жисм 
деталлари
3. 1 Электрик печ ашёлари
4. 1 Бир тарафи очиқ киришли 
рақамли термометр 
5. 1 Температура датчиги, NiCrНi 
6. 1 Молл термоэлементи
7. 1 Микроволтметр. 
8. 1 Кичик оптик курси 
9. 1 Катта V-шаклсимон штатив.
10. 4 Лейболд мултиқисқичлари.
11. 1 Универсал фиксатор S 
12. Бириктириш бўйича 
кўрсатмалар 
13. Иммерсион суюқликли насос 
14. Силикон қувурлар, ички 
диаметри 7х1.5 мм, 1 м 
15. 1 Сув учун идиш, щажми 
тахминан 10 л

---

3 
Экспериментал қурилма 
Эслатма: 
- Ўлчанадиган интенсивлик етарлича кичик ва шу сабабли у атроф-
муҳитдан келаётган нурланиш интерферинциясига ўта сезгир. 
- Тажриба ўтказилаётганда термоэлектрик батареяларга қўл билан 
тегманг. 
- Термоэлектрик батарея олд қисмида турманг, тажриба ўтказилаётганда 
унга яқинлашманг. 
- Тажриба ўтказилаётган хона температураси бир хил сақланиши шарт. 
- Бошқа ташқи манбалардан нурланишлар таъсир қилмаслиги керак. 
Зарурат бўлганда қурилмани картон қоғоз билан ҳимояланг (ташқи 
нурланишлардан) ёки хонани қоронғулаштиринг. 
- Термоэлектрик батариялардан тўғри нурланишининг тушиши 
(келиши), қайтарувчи сиртдан нурланиш қайтиши ҳисобига 
интерференция содир бўлиши мумкин (масалан, ёрқин (оқ) рангдаги 
кийим, иссиқлик узатувчилар, қуёш нури ва бошқа ёруғлик манбалари). 
- Тажрибаларни ўтказишдан олдин, микровольтметр 10 минут 
мобайнида қизиши керак. 
- Қурулманинг орқа қисмида жойлшган асаосий улаб узгич ёрдамида 
микровольтметрни тармоққа уланг. 
Тажриба қурилмаси 1-расмда келтирилган. 
Сув ёрдамида совутиш зарур бўлганда
1. силикондан ясалган трубкани иммерсион насосга ва экранга шундай 
улангки, сув оқими пастки сув найига кирсин ва экрандаги сув найи 
орқали чиқиб кетсин. 
2. идишни сув билан тўлдиринг ва иммерсион насосни сув идишига 
ўрнатилган қисқичлар ёрдамида идишга шундай жойлаштирингки 
чиқиш тирқиши тўла сувнинг ичида ва максимал иммерсион чуқурлик 
17 см атрофида бўлсин (2-расмга қаранг). 
Шундан сўнг: электропеч, абсолют қора жисмнинг экран элементларини 
ва термоэлектрик батареяни 1-расмда кўрсатилгандек шундай 
жойлаштирингки, термоэлектрик батареяларни тутиб турувчи стержень 
электро печнинг очиқ томонидан 15 см масофада турсин. Абсолют қора жисм 
экран элементлари электро печнинг метал девори олдидан 5-10 мм масофада 
термоэлектрик батареяларга қаратилган ҳолда жойлаштирилиши керак.

---

4 
Эслатма: шиша ойна узун тўлқин узунликли нурланишни қисқа тўлқин 
узунликли нурланишларга қараганда кўпроқ ютади ва шу сабабли, нурланиш 
интенсивлигининг температурага боғлиқлигини ўрганишда мунтазам 
равишда нотўғри кўрсаткичларга олиб келиши мумкин. 
- термоэлектрик батареядаги шиша найни олиб ташланг; 
- NiCr-Ni температура датчигини рақамли термометр билан уланг ва 
сайқалланган мис цилиндр марказидаги унча катта бўлмаган тирқишга 
иложи борича чуқурроқ жойлаштиринг; 
- электр печнинг очиқ томонини, абсолют қора жисмнинг экран 
элементларини ва термоэлектрик батареяни шундай (текис) 
ўрнатингки, тушаётган нур иссиқлиги айнан очиқ термоэлектрик 
батареяга тушсин; 
- сув ёрдамида совутишда имерсион насосдан фойдаланинг; 
- термоэлектрик батареяни микровольтметрга худди 1-расмда 
кўрсатилгандек уланг (ўлчов диапазони 10
-4
В). Термоэлектрик 
батареялар қизил уланиш жойи билан микровольтметрнинг қизил 
уланиш жойи бирлаштирилишига эътибор қаратинг; 
- силжишни “автокомпенсация ” тугмачаси ёрдамида компенсацияланг. 
Зарурат туғилганда потенциометрнинг аниқ қиймати бўйича рақамли 
микровольтметрни 0 ҳолига келтиринг. 
1 – Расм 
Тажрибани амалга ошириш 
Дастлаб: 

---

5 
- n мис цилиндр температурасини ўлчанг ва бошланғич температурани 
2
25
ͦ
га кўтариб ўлчанган n ва U катталикларни тажриба журналига ёзиб 
қўйинг. Температура 400 
оралиғига эришганда 
- электро печни ўчиринг; температура 25
ͦ
га пасайганда тажриба 
журналига n ва U ларнинг ўлчанган қийматларини ёзиб боринг. 
2-расм 
- Температура 
дан хона температурасигача оралиқда бўлганда 
электро печдан иссиқлик датчигини чиқариб олинг ва шу пайтдаги 
хона температурасини ёзиб олинг. 
- термоэлектрик 
батареяни 
қора 
картон 
билан 
беркитиб 
микровольтметрнинг нолинчи кўрсатишини ёзиб олинг.
- n мис цилиндр температурасини ўлчанг ва бошланғич температурани 
25
ͦ
га кўтариб ўлчанган n ва U катталикларни тажриба журналига ёзиб 
қўйинг. Температура 400 
оралиғига эришганда 
- электро печни ўчиринг; температура 25
ͦ
га пасайганда тажриба 
журналига n ва U ларнинг ўлчанган қийматларини ёзиб боринг. 
- Температура 
дан хона температурасигача оралиқда бўлганда 
электро печдан иссиқлик датчигини чиқариб олинг ва шу пайтдаги 
хона температурасини ёзиб олинг. 
- термоэлектрик 
батареяни 
қора 
картон 
билан 
беркитиб 
микровольтметрнинг нолинчи кўрсатишини ёзиб олинг.

---

6 
Олинган натижалар ва уларни баҳолаш 
Иситиш ва совутиш жараёнларида ўлчанган катталиклар. 
n 
°C 
T 
K 
T4 T
0
4 
K4 
U
mV 
U
mV 
24 
297 
0 
0 
0 
50 
323 
0.31 
0.06 
0.06 
75 
348 
0.69 
0.14 
0.14 
100 
373 
1.16 
0.24 
0.24 
125 
398 
1.73 
0.36 
0.36 
150 
423 
2.42 
0.52 
0.51 
175 
448 
3.25 
0.70 
0.68 
200 
473 
4.23 
0.91 
0.89 
225 
498 
5.37 
1.16 
1.13 
250 
523 
6.70 
1.43 
1.41 
275 
548 
8.24 
1.75 
1.72 
300 
573 
10.00 
2.11 
2.07 
325 
598 
12.01 
2.50 
2.46 
350 
623 
14.29 
2.93 
2.90 
375 
648 
16.85 
3.42 
3.38 
400 
673 
19.74 
3.95 
3.92 
425 
698 
22.96 
4.53 
4.50 
450 
723 
26.55 
5.17 
5.17 
1-жадвал
Термоэлектрик батарея
3-расм.

---

7 
Чиқиш кучланишнинг темпе-ратурага боғлиқлиқлиги 
3-расмдан кўринадики термоэлектрик батарея чиқиш кучланиш U абсолют 
қора жисм температурасининг тўртинчи даражаси ўртасида фарққа 
пропорционал экан. Бу муносабат Стефан-Больцман қонунинига тўла мос 
келади. Олинган графикни батафсил таҳлил қилинганда кўринадики, тўғри 
чизиқдан баъзи четлашишлар қуйидаги сабаблар туфайли содир бўлиши 
мумкин: термоэлектрик батареялардаги ўлчашларга муҳитдаги конвекция, 
нурланиш йўқотишлари ва айниқса шиша ойнанинг узоқ жойлашганлиги. 
Бундан ташқари биз температура ортганда иссиқлик оқимининг ҳам ортиб 
боришини батамом йўқота олмаймиз. 
Тавсия этиладиган адабиётлар 
1. Ландсберг Г.С. "Оптика" Т 1981. 
2. Калитеевский Н.И. "Волновая оптика" М.1971. М. 2006. 
3. Сивухин Д.В. «Оптика» «Физмат» М. 2005. 
4. Qo’yliyev B.T. “Optika” “Fan va texnologiya” T. 2014. 
5. Хабибуллаев П.Қ., Назиров Э.Н., Отажонов Ш., Назиров Д. «Физика 
изоҳли лyғати» Ўзбекистон Миллий Энциклопедия нашириёти 2002. 
6. Бутиков Е.И. «Оптика» Санкт-Петербург 2003. 
7. R. Karimov, B. Eshchanov, Sh. Otajonov, I. Buribayev. Optikadan masalalar va 
laboratoriya ishlari to'plami. 
8. Отажонов Ш., Рамазанов А.Х., Реймбаева С.Р., Қорабаева Д., Эргашева Ю. 
Оптика бўйича лаборатория ишларининг услубий қўлланмаси. 2019 йил.