黑体辐射实验
黑体辐射实验任何物体都有辐射和吸收电磁波的本领。
物体所辐射电磁波的强度按波长的分布与温度有关，称为热辐射。
处于热平衡状态物体的热辐射光谱为连续谱。
一切温度高于0K 的物体都能产生热辐射。
黑体是一种完全的温度辐射体，能吸收投入到其面上的所有热辐射能，黑体的辐射能力仅与温度有关。
任何普通物体所发射的辐射通量都小于同温度下的黑体发射的辐射通量；其辐射能力不仅与温度有关，还与表面的材料的性质有关。
所有黑体在相同温度下的热辐射都有相同的光谱，这种热辐射特性称为黑体辐射。
黑体辐射的研究对天文学、红外线探测等有着重要的意义。
黑体是一种理想模型，现实生活中是不存在的，但却可以人工制造出近似的人工黑体。
辐射能力小于黑体，但辐射的光谱分布与黑体相同的温度辐射体称为灰体。
[实验目的]1.理解黑体辐射的概念。
2.验证普朗克辐射定律。
3.验证斯特藩一玻耳兹曼定律。
4.验证维恩位移定律。
5.学会测量一般发光光源的辐射能量曲线。
[实验原理]1.黑体辐射的光谱分布—普朗克辐射定律德国物理学家普朗克1900年为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，推导出一个与实验结果相符合的黑体辐射公式，他创立了物质辐射（或吸收）的能量只能是某一最小能量单位（能量量子）的整数倍的假说，即量子假说，对量子论的发展有重大影响。
他利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利—金斯公式衔接，提出了关于黑体辐射度的新的公式—普朗克辐射定律，解决了“紫外灾难”的问题。
在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量定义为单色辐射度，普朗克黑体辐射定律为：式中：第一辐射常数)(1074.3221621m W hc C ∙⨯==-π第二辐射常数)(104398.122K m khc C ∙⨯==-其中，h 为普朗克常数，c 为光速，k 为玻耳兹曼常数。
黑体光谱辐射亮度由下式给出：图1-1给出了T L λ随波长变化的图形。
每一条曲线上都标出黑体的绝对温度。
与诸曲线的最大值相交的对角直线表示维恩位移定律。
图1-1黑体的频谱亮度随波长的变化2.黑体的积分辐射—斯特藩-玻耳兹曼定律如果把T E λ对所有的波长积分，同时也对各个辐射方向积分，那么可得到斯特藩-玻耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann)，绝对温度为T 的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为辐射度T E 。
此定律用辐射度表示为：T 为黑体的绝对温度，δ为斯忒藩—玻耳兹曼常数，由于黑体辐射是各向同性的，所以其辐射亮度与辐射度有关系：πTE L =于是，斯特藩-玻耳兹曼定律也可以用辐射亮度表示为：3.维恩位移定律1893年，维恩发现黑体辐射中的能量最大（对应辐射曲线最高峰）的峰值波长与绝对温度成反比，即维恩位移定律。
定律指出：黑体在一定温度下所发射的辐射中，含有辐射能大小不同的各种波长，能量按波长的分布情况以及峰值波长，都将随温度的改变而改变。
维恩位移定律说明，一个物体越热，其辐射谱的波长越短，即随着温度的升高，绝对黑体的峰值波长向短波方向移动。
太阳的表面温度约为5270K ，根据维恩位移定律得到的峰值波长为550nm ，处于可见光范围的中点，为白光。
人体的辐射主要是红外光。
同样，根据维恩位移定律只要测出max λ，就可求得黑体的温度，这为光测高温提供了另一种手段。
光谱亮度的峰值波长max λ与它的绝对温度T 成反比4.修正为黑体标准黑体应是黑体实验的主要设置，但购置一个标准黑体其价格太高，所以本实验装置采用稳压溴钨灯作光源，溴钨灯的灯丝是用钨丝制成，钨是难熔金属，它的熔点为3665K 。
钨丝灯是一种选择性的辐射体，它产生的光谱是连续的，它的总辐射本领T R 可由下式求出：式中T ε为温度T 时的总辐射系数（即发射系数），它是给定温度钨丝的辐射度与绝对黑体的辐射度之比，因此，钨丝灯的辐射光谱分布T R λ为：由此式可将钨丝的辐射度修正为黑体的辐射度，从而进行黑体辐射定律的验证。
[仪器介绍]1.主机结构主机部分有以下几部分组成：单色器，狭缝，接收单元，光学系统以及光栅，驱动系统等。
2.狭缝狭缝为直狭缝，宽度范围0－2.50mm连续可调，顺时针旋转为狭缝宽度加大，反之减小，每旋转一周狭缝宽度变化0.50mm。
为延长使用寿命，调节时注意最大不超过2.50mm。
平日不使用时，狭缝最好开到0.10－0.50mm左右。
为去除光栅光谱仪中的高级次光谱，在使用过程中，可根据需要把备用的滤光片插入入缝插板上。
3.光学系统入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0－2.50mm连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝S1，S1位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅上，衍射后的平行光束经物镜M3成象在S2上。
经M4、M5会聚在光电接收器D上。
4.机械传动系统仪器采用如图3-3所示"正弦机构"进行波长扫描，丝杠由步进电机通过同步带驱动，螺母沿丝杠轴线方向移动，正弦杆由弹簧拉靠在滑块上，正弦杆与光栅台连接，并绕光栅台中心回转，从而带动光栅转动，使不同波长的单色光依次通过出射狭缝而完成"扫描"。
5.溴钨灯工作电流—色温对应表电流（A） 2.50 2.30 2.20 2.10 2.00 1.90 1.80 1.70 1.60 1.50 1.40色温（T）29402840277026802600255024802400232022502180[实验内容和步骤]1.认真检查线路，确认正确后接通电源，仪器正式启动。
2.点击桌面快捷键“WGH-10黑体实验装置”。
3.建立传递函数曲线任何型号的光谱仪在记录辐射光源的能量时都受光谱仪的各种光学元件，接收器件在不同波长处的响应系数影响，习惯称之为传递函数。
为扣除其影响，我们为用户提供一标准的溴钨灯光源，其能量曲线是经过标定的。
另外在软件内存储了一条该标准光源在2940K时的能量线。
（1）将标准光源电流调整为色温为2940K时的电流所在位置，预热20分钟；（2）基线扫描工作方式模式选为"基线"，"□传递函数及□修正为黑体"均不选，点击“单程”，开始扫描。
（注意：软件操作过程中不要最小化，不要进行其它操作）（3）计算传递函数基线扫描结束后，依次操作验证黑体辐射定律→计算传递函数→弹出对话框点确定→输入寄存器号→点确定，计算函数自动完成。
4.描绘黑体辐射曲线工作方式中模式改为"能量E"，将"□传递函数及□修正为黑体"点击成："√传递函数及√修正为黑体"，然后点击“黑体”快捷键，弹出温度输入窗口，对应溴钨灯工作电流—色温对应表填入相应的色温，点击确定，开始扫描。
5.验证黑体热辐射定律（1）归一化下拉菜单：验证黑体辐射定律→归一化。
执行该命令后，弹出如图对话框。
点击"确定"按钮，弹出如下对话框。
选择一个寄存器，软件会将当前寄存器中的数据对同温度的理论黑体的数据进行归一化处理。
（注意：在进行普朗克定率和斯特藩-玻耳兹曼定律的验证前，应先进行归一化处理。
）（2）普朗克辐射定律下拉菜单：验证黑体辐射定律→普朗克辐射定律，执行该命令后，弹出如图对话框。
单击"确定"按钮，工作区中出现""图标，当在工作区中点击鼠标左键时，系统将光标定位在与该点横坐标最接近的谱线数据点上，并在数值框中显示该数据点的信息。
用鼠标左键在不同位置点击，可以读取不同的数据点，也可使用←、→二键移动光标读取数据点信息。
单击ENTER键，弹出对话框。
点击"计算"按钮，得出理论的光谱辐射度，如图（3）斯特藩-玻耳兹曼定律下拉菜单：验证黑体辐射定律→斯特藩-玻耳兹曼定律。
执行该命令后，弹出如图对话框选择所需的数据所在的寄存器，点击"确定"按钮，弹出对话框斯特藩-玻耳兹曼定律的验证命令中，绝对黑体总的辐射本领的计算范围有两种：a）0～∞；b）起始波长1λ～终止波长2λ。
点击"是"按钮，则在当前波长范围以外的部分，采用相同温度的绝对黑体的理论值进行填补；点击"否"按钮则只取当前波长范围内的数据进行计算。
确认后弹出如图计算结果。
注意：选择"否"，计算结果与理论值相差很多。
（4）维恩位移定律下拉菜单：验证黑体辐射定律→维恩位移定律。
执行该命令后，弹出寄存器选择对话框。
选择所需寄存器后，点击"确定"按钮，弹出如图对话框。
λ与实际的有差别，所以这时需要手动选择最大值的波长。
由于噪声的原因，有时计算机自动检出的max点击"重定最大值波长"按钮，工作区中出现“”图标，当在工作区中点击鼠标左键时，系统将光标定位在与该点横坐标最接近的谱线数据点上，并在数值框中显示该数据点的信息。
用鼠标左键在不同位置点击，可以读取不同的数据点，也可使用←、→二键移动光标读取数据点信息。
单击ENTER键，弹回上图对话框，重新选择的数据将被自动修改，并计算出新的结果。
此步骤可重复使用。
ε的修正（5）发射系数Tε的修正。
执行该命令后，弹出如图对话框。
下拉菜单：验证黑体辐射定律→发射系数T点击"是"按钮，弹出如图对话框。
选择所需寄存器后，点击"确定"按钮，软件自动对所选中的寄存器中的数据进行处理。
（注意：只能对钨丝灯进行修正）（6）绝对黑体的理论谱线下拉菜单：验证黑体辐射定律→绝对黑体的理论谱线。
执行该命令后，弹出如图对话框。
输入温度后，软件将自动计算出该温度下的绝对黑体的理论谱线，并存入当前的寄存器中。
6.改变色温，重复步骤4、5。
7.关机点“检索”快捷键，先检索波长到800nm 处，使机械系统受力最小，然后“退出”应用软件，最后按下电控箱上的电源按钮关闭仪器电源。
[实验数据处理]1．验证普朗克辐射定律改变工作电流，测量不同色温的辐射能量分布曲线，各曲线中标出max λ点，连线画出维恩位移定律直线。
求E λ(T)，与理论值比较，求其相对误差。
T (K)max λ(nm)E λT 测量值W/mm 2E λT 理论值W/mm 2相对误差112．验证斯特潘—玻耳兹曼定律123456平均值T (K)T E （W/mm 2）T 4(1013)σ(10-14)ση与理论值比较，求相对误差。
8245.67010/W m K δ-=⨯⋅3．验证维恩位移定律123456平均值max λ(nm)T (K)A (mm ·K)AA(理论）η与理论值比较，求相对误差。
32.89610A m K -=⨯⋅4．用Origin 绘出绝对黑体辐射能量的理论曲线。
黑体辐射综合实验
实验目的
了解红外成像的基本原理和方法 学会使用本实验系统进行扫描成像实验
实验仪器
热辐射源的控制电源和温控装置、热辐射源样品、 温度传感器、位移传感器、红外传感器、 二维电动扫描系统、磁性光学导轨、多功能数据采集系统、 虚拟红外扫描成像仪、微机 图像分析与数据处理软件
实验内容
1.用上述仪器和元器件组装一套红外扫描 成像的实验装置
实验简介
1790年皮克泰（M.A.Pictet）认识到了热辐射 问题，1800年赫谢耳（F.W。Herschel）发现 了红外线；1850年，梅隆尼（M.Melloni）提 出在热辐射中存在可见光部分；1860年基尔霍 夫从理论上导入了辐射本领、吸收本领和黑体 概念，证明了一切物体的热辐射本领和吸
实验4.13
黑体辐射综合实验
❖实验简介 ❖实验目的 ❖实验原理 ❖实验仪器
❖实验内容 ❖注意事项 ❖数据处理
实验简介
任何物体均具有一定温度，它们都是“热”的
热辐射（包括黑体和红外辐射）探测技术及相关的 定律在现代国防、科研、航天、天体的演化、 医学、考古、环保、工农业生产等各个领域中均有 广泛应用。
收本领之比等于同一温度下黑体的辐射本领， 黑体的辐射本领只由温度决定。在1861年进一 步指，在一定温度下用不透光的壁包围起来 的空腔中的热辐射等同于黑体的热辐射；1879 年，斯特藩（J.Stefan）从实验中总结出了物 体热辐射的总能量与物体绝对温度四次方成正 比的结论；1884年，玻耳兹曼对上述结论给出 了严格的理论证明；1888年，韦伯.F.Weber） 提出了波长与绝对温度之积是一定的，维恩 （W.Wien）从理论上进行了证明
制作：黄 勇 武汉理工大学物理实验中心
实验内容
3.红外成像系统数据处理
黑体辐射实验
实验十 黑体辐射实验实验者：头铁的小甘引言：任何物体，只要温度大于绝对零度，就会向周围发生辐射，这称为温度辐射。
黑体是指能够完全吸收所有外来辐射的物体，处于热平衡时，黑体吸收的能量等 于辐射的能量，由于黑体具有最大的吸收本领，因而黑体也就具有最大的辐射本 领。
这种辐射是一种温度辐射，辐射的光谱分布只与辐射体的温度有关，而与辐 射方向及周围环境无关。
6000o K5000o K4000o K3000o K图 1 黑体辐射能量分布曲线黑体辐射 p lanck 公式 十九世纪末，很多著名的科学家包括诺贝尔奖获得者，对黑体辐射进行了大量实验研究和理论分析，实验测出黑体的辐射能量在不同温度下与辐射波长的 关系曲线如图 1 所示，对于此分布曲线的理论分析，历上曾引起了一场巨大的风 波，从而导致物理世界图像的根本变革。
维恩试图用热力学的理论并加上一些特 定的假设得出一个分布公式－维恩公式。
这个分布公式在短波部分与实验结果符 合较好，而长波部分偏离较大。
瑞利和金斯利用经典电动力学和统计物理学也得 出了一个分布公式，他们得出的公式在长波部分与实验结果符合较好，而在短波 部分则完全不符。
如图 2。
因此经典理论遭到了严重失败，物理学历史上出现了 一个变革的转折点。
实验原理：Planck 提出：电磁辐射的能量只能是量子化的。
他认为以频率ν做谐振动 的振子其能量只能取某些分立值，在这些分立值决定的状态中，对应的能量应该 是某一最小能量的 h ν整数倍，即 E=nh ν,n=1,2,3,…，h 即是普朗克常数。
在 此能量量子化的假定下，他推导出了著名的普朗克公式)()1(3512--=Wm eC E TC T λλλπ第一辐射常数C 1＝8πhc ＝3.74×10-16（Wm 2）,第二辐射常数C 2=1.4388×10－2（mK ）。
它与实验结果符合得很好。
Planck 提出的能量量子假说具 有划时代的意义，标志了量子物理学的诞生。
黑体辐射的理论和实验研究
黑体辐射的理论和实验研究黑体受热以电磁波的形式向外辐射能量，是一种理想物体的热辐射。
所谓黑体是指能够全部吸收入射的任何频率的电磁波的理想物体，实际上黑体是不存在的。
但可以用某种装置近似地代替黑体。
如图1所示是一个带有小孔的空腔，并且小孔对于空腔足够小，不会妨碍空腔内的平衡。
通过小孔射入空腔的所有频率的电磁波经腔内壁多次反射后，几乎全部被吸收，再从小孔射出的电磁波极少。
所以，可以将空腔上的小孔近似地看成黑体。
在温度T 下，空腔壁也跟其他固体一样，不断辐射电磁波，腔内形成一辐射场，经过一定时间，腔内的辐射场与腔壁达到了热平衡。
这时平衡辐射的性质只依赖于温度，与腔壁的其他性质无关。
由于小孔是腔上的一部分，也处于同样的温度，因此，小孔的辐射性质就代表了空腔内的辐射性质。
1、黑体辐射的经验定律19世纪初，天文学家赫谢耳（F ．W ．Herschel ，1739～1822）用灵敏温度计测试太阳光谱各部分的热效应，结果发现在红外光谱以外的区域温度升得最高，他认为在可见的红光之外还有不可见的辐射，这就是通常所指的热辐射。
以后，物理学家们对于热物体发射的辐射感到有兴趣，为了研究谱线的可见光部分，使用了照像的方法，对于红外区域即热辐射部分用热电偶测量。
在实验发现的基础上，理论研究也活跃起来了，总结实验发现的经验规律也就相继地提出来了。
1859年，德国物理学家基尔霍夫（G ．R ．Kirchhoff ，1824～1887）得到如下结论：“在相同的温度下同一波长的辐射本领与吸收系数之比对于所有物体都是相同的，是一个取决于波长和温度的函数。
”如果这一函数用Φ（λ，T ）表示，物体的辐射本领，即从物体表面单位面积上所发射的波长在λ附近的单位波长间隔的辐射功率用e （λ，T ）表示，物体的吸收系数，即物体在波长λ和λ＋d λ范围内吸收的能量与入射能量的比率用α（λ，T ）表示，则当物体处在辐射平衡时有：),(),(),(T T T e λλαλΦ= 当物体的吸收系数α=1时，Φ（λ，T ）就是该物体的辐射本领。
实验七 黑体辐射
实验七 黑体辐射Black-body Radiation任何物体，只要其温度在绝对零度以上，就向周围发射辐射，这称为温度辐射；只要其温度在绝对零度以上，也要从外界吸收辐射的能量。
处在不同温度和环境下的物体，都以电磁辐射形式发出能量，而黑体是一种完全的温度辐射体，即任何非黑体所发射的辐射通量都小于同温度下的黑体发射的辐射通量；并且，非黑体的辐射能力不仅与温度有关，而且与表面的材料的性质有关，而黑体的辐射能力则仅与温度有关。
在黑体辐射中，存在各种波长的电磁波，其能量按波长的分布与黑体的温度有关。
实验目的(experimental purpose)1.了解黑体实验的发展历史，明确光谱辐射曲线的广泛应用；2.了解黑体实验仪器组件，明确测量过程与分析要素；3.明确黑体实验设计思想,掌握黑体辐射原理与定律。
实验原理(experimental principle)任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。
辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。
这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。
显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。
黑体不仅仅能全部吸收外来的电磁辐射，且发射电磁辐 射的能力比同温度下的任何其它物体强。
黑体辐射指黑体发出的电磁辐射。
黑体辐射能量按波长的分布仅与温度有关。
对于黑体的研究，使得自然现象中的量子效应被发现。
我们换一个角度来说：所谓黑体辐射其实就是当地的状态光和物质达到平衡所表现出的现象：物质达到平衡，所以可以用一个温度来描述物质的状态，而光和物质的交互作用很强，而如此光和光之间也可以用一个温度来描述（光和光之间本身不会有交互作用，但光和物质的交互作用很强）。
实验七 黑体辐射
实验七 黑体辐射Black-body Radiation任何物体，只要其温度在绝对零度以上，就向周围发射辐射，这称为温度辐射；只要其温度在绝对零度以上，也要从外界吸收辐射的能量。
处在不同温度和环境下的物体，都以电磁辐射形式发出能量，而黑体是一种完全的温度辐射体，即任何非黑体所发射的辐射通量都小于同温度下的黑体发射的辐射通量；并且，非黑体的辐射能力不仅与温度有关，而且与表面的材料的性质有关，而黑体的辐射能力则仅与温度有关。
在黑体辐射中，存在各种波长的电磁波，其能量按波长的分布与黑体的温度有关。
实验目的(experimental purpose)1.了解黑体实验的发展历史，明确光谱辐射曲线的广泛应用；2.了解黑体实验仪器组件，明确测量过程与分析要素；3.明确黑体实验设计思想,掌握黑体辐射原理与定律。
实验原理(experimental principle)任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。
辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。
这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。
显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。
黑体不仅仅能全部吸收外来的电磁辐射，且发射电磁辐 射的能力比同温度下的任何其它物体强。
黑体辐射指黑体发出的电磁辐射。
黑体辐射能量按波长的分布仅与温度有关。
对于黑体的研究，使得自然现象中的量子效应被发现。
我们换一个角度来说：所谓黑体辐射其实就是当地的状态光和物质达到平衡所表现出的现象：物质达到平衡，所以可以用一个温度来描述物质的状态，而光和物质的交互作用很强，而如此光和光之间也可以用一个温度来描述（光和光之间本身不会有交互作用，但光和物质的交互作用很强）。
黑体辐射实验
电科专业实验报告实验名称黑体辐射实验班级姓名学号一、实验目的：1.掌握黑体辐射的基本理论。
2.掌握黑体辐射能量的测量和任意发射光源的辐射能量的测量。
3.学会利用相同的装置验证黑体的辐射定律。
二、实验原理：1.黑体辐射基本理论：任何物体都会以电磁辐射的形式发射和接收能量。
辐射能与温度和表面性质都有关系。
辐射体的辐射性质，可以有一定的温度下，辐射体表面单位面积的辐射能量随波长的分布曲线，即单色辐射度曲线表示。
实际物体的单位辐射度依赖于辐射源的组成部分，是辐射波长的连续光谱，人的肉眼只能看到其可见光的部分。
相同温度下的黑体均发出同样的形式的光谱，不受其组成的影响。
有三个辐射定律：斯特藩-波尔兹曼定律、维恩位移定律、普朗克辐射定律。
2.黑体实验装置的原理：主机部分由单色器狭缝、接受单元光学系统以及光栅驱动系统等。
本实验选用硫化铅为光信号接收器，从单色仪出缝射出的单色光信号经过调制器，调制成50HZ的频率信号被PBS接收。
三、实验步骤：1、按要求正确连接电路。
检查无误后，打开溴钨灯电源预热；打开主机电源，连接好USB数据线。
2、建立传递函数曲线。
（1）、将标准光源电流调整为“溴钨灯的色温”表中，色温为2940K 时电流所在位置;（2）、预热20分钟后，在系统上记录该条件下全波段图谱；该光谱曲线包含了传递函数的影响；（3）、点击“验证黑体辐射定律”菜单，选“计算传递函数”命令，将该光谱曲线与已知的光源辐射能量线时，测量结果即扣除了仪器传递的影响。
3、修正为黑体。
任意发光体的光谱能量辐射本领与黑体辐射都有一系数关系，系统软件提供了钨的发射系数，并能通过将菜单栏的“修正成为黑体”点击为选定，进行修正。
测量溴钨灯的辐射能量曲线即自动修正为同温度下黑体的曲线。
4、验证黑体辐射定律。
将菜单栏中的“传递函数”和“修正成为黑体”均点击为选定后，扫描纪录溴钨灯曲线。
设定不同的色温多次测试，并选定不同的寄存器（最多可选择5个寄存器）分别将测试结果存入待用。
黑体辐射实验
一、实验目的
1、了解和掌握黑体辐射的光谱分布——普朗克辐射 定律 2、了解和掌握黑体辐射的积分辐射——斯忒藩玻尔 兹曼定律
E T 理（ w 3 ） mm
E T
2 1082 2680
3 1178 2600
4 1136 选择 2550
选择
5 1196 2500
1072 2860
3
2448.8 1782.9 1520.9 1390.4 1256.3 2441.4 1775.7 1517.6 1382.2 1259.3
实（
能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作 谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些 谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振 子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相 应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍， 即：ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数，称为量子数。
五、实验数据及数据处理
1、验证普朗克辐射定律（取五个点，每条曲线上取一个）。
打开五个寄存器中的数据，显示五条能量曲线。 选择验证黑体辐射菜单中的普朗克辐射定律 在界面弹出的数据表格中点击计算按钮。 设计表格，记录数据。注：为了减小误差，选取曲线上 能量最大的那一点。
表2： 1 波长 (nm) 色温T（K）
式中 T 为钨丝的温度为T 时的总辐射系数，其值为该温度 下钨丝的辐射强度与绝对黑体的辐射强度之比：
RT T T 4
RT T ET
钨丝灯的辐射光谱分布 R T 为：
(完整版)黑体辐射实验报告
黑体辐射特性测量一、实验目的1、通过实验验证维恩位移定律与斯特藩—玻尔兹曼定律2、学会使用黑体辐射实验的操作软件3、了解黑体辐射的发展二、实验仪器及用具WGH—10型红外光谱仪、稳压溴钨灯三、实验原理1、维恩位移定律由普朗克公式的极值定出黑体辐射能量的谱密度的峰位λM就得到维恩位移定律：λMT=b（b=2.898*10^(-3)mK）2、斯特藩—玻尔兹曼定律1879年，奥地利物理学家斯特藩根据实验结果总结出一条关于黑体辐射本领与温度之间关系的规律：黑体的总辐射能量与绝对温度的四次方成正比。
1884年玻尔兹曼根据电磁学和热力学的理论，导出这个关系，这就是斯特藩定律，可表述为：黑体辐射的总辐射本领R0与绝对温度T的四次方成正比，即：R0(T)=σT⁴四、实验方案及注意事项1、实验方案用WGH-10型外光谱仪记录福射体在80Onm——2500nm波段的相对辐射谱密度曲线，研究其辐射特性。
采用溴钨灯经过修正来代替黑体，结合实验软件提供的各遍度下绝对黑体的理论辐射谱密度曲线，验证普朗克辐射定律、斯特藩玻耳兹曼定律和维恩位移定律。
进行此验证时可使用实验软件提供的黑体理论辐射曲线作为验证对象，但要注意测得数据只具有相对意义。
软件中提供了归一化功能，该项功能的作用是将测得的数据曲线来以一一个系数，使谈曲线的峰值高度与理论曲线的峰值高度相同。
若实验数据符合理论值的话，归一化之后二者在定的波长范围内重合得较好。
在己知色温的电流下对溴钨灯的辐射谱进行扫描，扫描前选中“传递函数””修正为黑体”两项，对扫描所得的的数据进行归一化处理，使用软件中内置的功能取得该温皮下的理论黑体辐射请线，在若干个波长处(位置大致平均分布在曲线上:)算出实测值与理论值的相对误差δ=ΔE/E。
,然后计算平均相对误差。
根据平均相对误差的大小来确定实验结果是否支持普朗克辐射定律，由于实验仪器的精度限制，一般来来说平均相对误差在5%以内，即可认为实验结果支持普朗克辐射定律。
黑体辐射实验
黑体辐射实验的结果比较
黑体辐射实验的结果总结
• 辐射光谱的呈现
• 不同实验条件下的结果比较
• 实验结果的一致性
• 辐射温度的呈现
• 与理论预测的结果比较
• 实验结果的差异性
• 辐射强度的呈现
• 与其他实验结果的比较
• 实验结果的解释与讨论
黑体辐射实验的结果分析
黑体辐射实验的结果分析
• 辐射光谱的分析
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黑体辐射实验研究
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01
黑体辐射实验的背景及意义
黑体辐射实验的历史背景
19世纪末，黑体辐射问题引发物理学界关注
• 基尔霍夫定律的提出
• 普朗克假设的提出
• 量子力学的诞生
20世纪初，实验物理学家开始研究黑体实验物理学的影响
• 黑体辐射实验对天体物理学的影响
黑体辐射实验在工程技术领域中的应用
• 黑体辐射实验在材料科学中的应用
• 黑体辐射实验在能源科学中的应用
• 黑体辐射实验在环境科学中的应用
黑体辐射实验在未来的发展趋势与挑战
• 黑体辐射实验在新兴领域的应用前景
• 黑体辐射实验面临的挑战与问题
黑体辐射实验的基本原理
黑体辐射实验的结果与分析
• 黑体辐射实验的结果
• 黑体辐射实验的分析
• 黑体辐射实验的结论
黑体辐射实验的原理
• 黑体辐射实验的基本原理
• 黑体辐射实验的数学模型
• 黑体辐射实验的实验方法
黑体辐射实验的装置与测量
• 黑体辐射实验的装置
• 黑体辐射实验的测量方法
• 黑体辐射实验的数据处理
黑体辐射实验的测量方法
黑体辐射
黑体辐射实验19世纪末，物理学晴朗的天空中飘着两朵乌云，其中之一被称为“紫外灾难”，即瑞利和金斯用经典的能量均分定理并不能完全解释热辐射现象。
1900年，普朗克提出金属空腔壁以与振子频率成正比的能量子为基本单元来吸收或发射能量，得到著名的普朗克公式，从理论上解释了黑体辐射频谱分布。
这一贡献引起物理学的一场革命，对量子理论的建立起到了重要作用。
本实验利用WGH ——10型黑体实验装置测量黑体的辐射能量曲线，从而验证普朗克公式，唯恩位移定律以及斯特藩——玻耳兹曼定律，并进一步研究黑体与一般发光体辐射强度的关系，学会测量一般发光光源的辐射能量曲线。
一、实验原理1、热辐射，黑体任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。
辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。
这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
黑体的特点：1、热辐射与辐射体材料的具体性质无关。
2、黑体辐射仅与温度有关。
3、黑体是为理论研究方便假想出来的，世界上不存在真正的黑体。
2、描述热体辐射的几个物理量单色辐出度()T M λ：在单位时间内物体从表面单位面积上发射的波长界于λ和λd 之间的辐射电磁波能量λE d 则λE d 与λd 之比称为单色辐出度()T M λ 即()T M λ=λE d /λd （与辐射体的温度和辐射波长有关）。
（1）辐出度()T M ：在单位时间内物体从单位表面积上发射的所有各种波长的电磁波能量总和为辐出度()T M 即()()λλd M T M =T ⎰∞（1）2）单色吸收率()T λa ：当辐射从外界入射到物体表面时，被物体吸收的能量与入射总能量之比称为吸收率A ，其中波长在λ到λ+λd 之间的吸收率A d 与λd 之比为单色吸收率()T λa 即()λλd d a A=T （2）3、黑体辐射定律（1）斯特藩——玻耳兹曼定律此定律首先由斯特藩于1879年从实践数据的分析中发现。