普朗克定律
大物实验报告普朗克
大物实验报告普朗克引言普朗克实验是关于黑体辐射的研究，其结果对于量子理论的发展起到了重要的推动作用。
本实验的目的是通过测量热辐射的频谱，验证普朗克辐射定律并确定普朗克常数h的数值。
实验原理普朗克辐射定律是由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出的。
该定律指出，黑体在不同频率下的辐射功率与该频率的关系为：P(\nu) = \frac{2\pi h\nu^3}{c^2} \cdot \frac{1}{e^{\frac{h\nu}{kT}}-1}其中，P是辐射功率，h是普朗克常数，ν是频率，c是光速，k是玻尔兹曼常数，T是温度。
实验中，我们将利用白炽灯作为黑体辐射源，通过分光器将其辐射光线分解成不同频率的光，再利用光电二极管将光信号转化为电信号进行测量。
实验装置1. 白炽灯2. 分光器3. 光电二极管4. 示波器5. 温度计实验步骤1. 将白炽灯点亮，调节其亮度为适中的亮度。
2. 将分光器放置在灯前方，调整分光器的角度，使得分光器的入口正对灯的中心。
3. 将分光器的出口接入光电二极管。
4. 将光电二极管的输出端接入示波器。
5. 打开示波器，并调整其参数，使得可以清晰地观察到光电二极管接收到的光信号波形。
6. 测量灯泡的表面温度，并记录下来。
7. 分别观察示波器上不同频率下的波形，并记录下信号的幅值。
数据处理与分析根据普朗克辐射定律，我们可以得出在不同频率下辐射的功率与频率的关系。
通过测量得到的信号幅值，并考虑到光电二极管的增益和灵敏度等系数，我们可以得到实际的辐射功率值。
根据测得的表面温度和辐射功率值，我们可以利用普朗克辐射定律计算出对应的频率，并制作出频率与功率的图像。
在测量中，我们需要确保实验环境的稳定性，避免外界干扰因素对实验结果的影响。
结果与讨论通过实验测量并处理数据，我们得到了频率与辐射功率的关系图像。
该关系图像与普朗克辐射定律所预测的理论曲线相符合，从而验证了普朗克辐射定律。
普朗克公式物理意义
普朗克公式物理意义
普朗克公式是物理学中一个重要的定律，它描述了物体能量的关系，因此受到
广泛的重视。
据估计，普朗克公式可以用更深入的理解描述多种与能量变化有关的物理现象，如光的折射、反射和折叠等。
普朗克公式是一个自然科学领域的重要理论，它结合了动量、势能和动能等物
理量，揭示了物体运动能量与其内部和围绕结构之间的关系。
它表明，物体的能量等于动量的平方除以二乘以块尺度，因此当物体在动量上有变化时，其能量也会发生变化。
另一方面，普朗克公式也揭示了物体的运动受到物理和空间等复杂因素的影响。
根据它计算的结果，可以清楚地看出物体的动量和能量的相互关系，以及它们之间的协同作用。
因此，普朗克公式不但提供了一个简洁而深刻的物体能量模型，而且在一定程度上还可以揭示物体运动受到物理因素影响的原因。
这对物理学教育及相关领域有着深远的影响，特别是在理解各种物理规律方面。
借助普朗克公式，物理学家可以深入的理解各种能量变化的规律及其机制，探索其中的规律。
例如，普朗克公式可以帮助我们更深入的理解电磁场的特性及其与其它现象的联系，以及光、声波和粒子的传播过程。
综上所述，普朗克公式是物理学中一个重要的理论，它解释了物体能量变化和
物体运动之间的联系，具有重要的实际意义。
它可以提供人们探索物理规律的精准理论依据，从而促进高等教育领域的深入研究。
辐射换热四大定律
辐射换热四大定律
辐射换热是指物体之间通过辐射方式传递热量的过程。
辐射换热主要遵循以下四个定律：
1. 斯特藩-玻尔兹曼定律：该定律表明，物体的辐射能力与其温度的四次方成正比。
换句话说，温度越高的物体辐射能力越强。
2. 普朗克定律：该定律描述了黑体辐射的频率分布规律。
黑体辐射是指一个完美吸收所有辐射的物体。
普朗克定律显示了黑体辐射强度与频率和温度的关系。
3. 吸收定律：该定律描述了物体对辐射的吸收能力。
每个物体都有不同的吸收能力，通常用吸收系数来描述。
吸收系数越高，物体对辐射的吸收能力越强。
4. 反射定律：该定律描述了物体对辐射的反射能力。
每个物体对辐射的反射能力也不同，通常用反射系数来描述。
反射系数越高，物体对辐射的反射能力越强。
这些定律在研究辐射换热时非常重要，因为它们提供了我们理解和计算辐射换热的基础。
黑体辐射的原理和应用
黑体辐射的原理和应用1. 黑体辐射的基本概念黑体是指具有完美吸收和辐射性能的物体，它能够吸收所有入射到其表面的辐射能量，而且能够以最高效率将能量辐射出去。
黑体辐射是指黑体表面上的电磁波辐射，它是由于黑体内部原子或分子的热运动而产生的，具有各种波长的辐射光谱。
黑体辐射的特点是它的辐射能量与波长之间的关系是确定的。
2. 黑体辐射的原理黑体辐射的原理可以用普朗克辐射定律来描述，该定律是由德国物理学家马克斯·普朗克在20世纪初提出的。
普朗克辐射定律表明，黑体辐射的能量密度与波长的关系符合普朗克分布函数。
该函数在不同波长范围内的峰值位置和强度有所不同，但都是由辐射体的温度所决定的。
当温度较低时，黑体辐射的能量主要集中在长波段；当温度较高时，能量则主要分布在短波段。
普朗克辐射定律的数学表达式如下：$$B(\\lambda,T)=\\frac{2hc^2}{\\lambda^5}\\frac{1}{e^{hc/\\lambda kT}-1}$$其中，$B(\\lambda,T)$表示波长为$\\lambda$的辐射能量密度，ℎ为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数，T为黑体的温度。
3. 黑体辐射的应用黑体辐射在许多领域都有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用领域：3.1 热辐射和能量转换黑体辐射是热辐射的基础，它在能量转换和传递过程中起着重要的作用。
例如，太阳光是由黑体辐射引起的，地球上的太阳能利用就是通过能源转换将太阳辐射的能量转换为电能或其他形式的能量。
3.2 红外线技术黑体辐射的波长范围覆盖了红外线区域，红外线技术利用了黑体辐射的特性。
红外线技术在军事、医学、安防等领域有广泛的应用，如红外线热成像、红外线测温、红外线通信等。
3.3 热辐射测量和光谱分析利用黑体辐射的特点，可以进行热辐射测量和光谱分析。
例如，利用红外光谱技术可以对物质的成分进行分析和检测，而红外辐射测温技术可以测量物体的温度。
由普朗克公式推导维恩位移定律
由普朗克公式推导维恩位移定律好的，以下是为您生成的文章：咱先来说说普朗克公式和维恩位移定律这俩物理学中的重要概念。
普朗克公式啊，那可是描述黑体辐射能量密度与频率关系的厉害家伙。
而维恩位移定律呢，则告诉我们黑体辐射的峰值波长与温度之间的奇妙关系。
要从普朗克公式推导维恩位移定律，咱们得先把普朗克公式摆出来瞅瞅：$u(\nu,T) = \frac{8\pi h\nu^3}{c^3}\frac{1}{e^{\frac{h\nu}{kT}} - 1}$ ，这里面的各种符号可都有讲究，$h$是普朗克常数，$k$是玻尔兹曼常数，$c$是真空中的光速，$\nu$是辐射的频率，$T$是黑体的温度。
咱们的目标是找到辐射能量密度最大时对应的频率，这就得对普朗克公式求导啦。
这求导的过程可不简单，得一步步来，别着急。
先对$u(\nu,T)$关于$\nu$求导，这可得费点功夫，一堆公式和运算在脑袋里打转。
经过一番折腾，咱得到了导数的表达式。
然后令这个导数等于零，就能找到能量密度最大时的频率$\nu_m$。
这一步就像是在迷雾中寻找那一丝光明，得仔细又小心。
经过一系列复杂的计算和化简，最终咱们就能得出维恩位移定律：$\lambda_mT = b$ ，其中$b$是一个常数。
说到这，我想起之前给学生们讲这个知识点的时候，有个小家伙一直皱着眉头，怎么都搞不明白。
我就耐心地一步一步给他讲解，从普朗克公式的每个符号含义，到求导的每一个步骤，一点点带着他走。
最后当他恍然大悟，眼睛里闪着光，兴奋地跟我说：“老师，我懂啦！”那一刻，我心里那叫一个满足。
在学习物理的道路上，推导这些定律就像是一次次探险。
每一步都充满了挑战，但当你成功推导出来，那种成就感简直无与伦比。
回过头来再看普朗克公式推导维恩位移定律，这不仅仅是一个数学上的推导过程，更是我们对自然界奥秘的深入探索。
它让我们更加明白，在这个看似纷繁复杂的世界里，其实隐藏着简洁而美妙的规律，等待着我们去发现。
普朗克定律
2441.4 1775.7 1517.6 1382.2 1259.3
E T 的理论值与实测值相差不大 2、验证斯忒藩－玻耳兹曼定律。
选择黑体辐射定律菜单下斯忒藩－玻耳兹曼定律。 选择5个寄存器中的数据，再单击单确击定。
相对误差=1.16% 3、验证维恩位移定律 。
选择验证黑体辐射定律菜单下维恩位移定律。 选择5个寄存器中的数据，再单击确定。
软件中存了一条色温为2940K的溴钨灯的标准能量线
5、点击“传递函数”、“修正为黑体”√为
6．在表1中任选一工作电流，点击黑体扫描，输入相对 应的色温，记录溴钨灯光源在传递函数修正和黑体修正 后的全谱存于寄存器－内 ，然后归一化，如图所示。
7、改变溴钨灯工作电流，在表1中任选4个选电选择择流归值一，化分别
c2
3
h
e
1
kT
1
普朗克得到上述公式后意识到，如果仅仅是一个 侥幸揣测出来的内插公式，其价值只能是有限的。 必须寻找这个公式的理论根据。他经过深入研究后 发现：必须使谐振子的能量取分立值，才能得到上 述普朗克公式。
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。
维恩经验公式
M0
(T
)
C e 5
C2
T
1
这个公式与实验曲线波长短处符合得很好，但在波长 很长处与实验曲线相差较大。
瑞利--金斯经验公式
M 0 (T ) C34T
普朗克辐射定律推导维恩位移定律
普朗克辐射定律推导维恩位移定律好吧，今天我们聊聊普朗克辐射定律和维恩位移定律的那些事儿。
这听起来可能有点高深，但其实我们可以把它说得轻松一点。
想象一下，咱们在一个晚上，天上星星闪烁，月亮高悬。
那种感觉，就像是宇宙在跟你打招呼。
好啦，咱们的故事就从这里开始。
普朗克这个名字，大家应该听过吧？他可是个大人物，20世纪物理学的奠基者之一。
他的辐射定律就像是一道神奇的魔法，告诉我们物体是怎么发光的。
比如说，一个热炉子发出的红光，咱们就知道它在烧得热得要命。
这些光其实是小小的能量包，叫做光子。
普朗克说呀，光子就像是宇宙中的小精灵，每个都有自己的能量和频率，跟物体的温度息息相关。
你想，温度高了，光子就跳得更欢，能量也就更大；温度低了，光子就懒洋洋的，能量自然也低了。
这时，可能有人会问，普朗克的这些理论和我们的生活有什么关系呢？咱们每天都在接触这些东西。
比如，太阳光照在脸上，感觉暖暖的，那就是光子在和你打招呼。
再比如，你在晚上看电视，那个屏幕发出的光也是光子在“舞蹈”。
普朗克的辐射定律让我们懂得了这些光子是怎么工作的，真是个了不起的发现。
说到这里，我们得提到维恩位移定律。
这个定律可是个好家伙，让我们在辐射的世界里找到了方向。
简单来说，维恩告诉我们，任何一个发光的物体，它发出最强光的颜色和它的温度是有关系的。
温度越高，发出的光颜色就往蓝色那边偏移；温度低了，那就往红色去靠了。
就好比你在烧烤，火越旺，烤出来的东西越好吃，颜色也越好看。
咱们来个比喻，想象一下一个人在跳舞。
如果这个人穿着红色的衣服，那他可能在一个凉爽的派对上；可如果他换上蓝色的衣服，那他就一定是在热烈的舞会中。
维恩位移定律就是在告诉我们，温度和颜色之间的这种神奇联系，简直就像一首舞曲，伴随着热量在欢快地跳动。
你可能会想，科学家们是怎么发现这些规律的呢？这就像一场探险。
在那时候，很多科学家都在拼命寻找解释，像是一群猎人，试图捕捉宇宙的秘密。
普朗克就像是其中的领头羊，用他的智慧打开了新的大门。
黑体辐射实验的黑体辐射定律
黑体辐射实验的黑体辐射定律
黑体辐射的光谱分析——普朗克辐射定律
1900年，对热力学有长期研究的德国物理学家普朗克综合了维恩公式和瑞利-琼斯公式，利用内插法，引入了一个自己的常数，结果得到一个公式，而这个公式与实验结果精确相符，它就是普朗克公式，即普朗克辐射定律。
此定律用光谱辐射度表示。
第一辐射常数C1 =2πhc2= 3.74×10-16 （瓦×米2）；第二辐射常数C2 =hc/K=1.4398´10-2（米×开尔文），K—玻尔兹曼常数。
黑体的频谱亮度随波长的变化关系曲线图。
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线。
维恩位移定律——即光谱亮度的最大值的波长λ，与它的绝对温度T 成反比：λmax=A/T 而A为一常数，即维恩常数，A=2.896´10-3 （米×开尔文）
L max=4.10T5´10-6（瓦特/米3.球面角.开尔文5），随温度的升高，绝对黑体光谱亮度的最大值的波长向短波方向移动。
普朗克黑体辐射定律
普朗克黑体辐射定律德国物理学家普朗克在解释黑体辐射曲线而得出普朗克定律，从此物理学进入了量子时代，因此普朗克也被公认为“量子理论之父”，尽管他本人在当时仍然是经典的拥护者。
作为20世纪最伟大的物理学家之一，普朗克拥有杰出的学术成就，不仅是奠定了量子论的基础，更是热力学领域大师，对“熵”等概念的理解超越所处时代。
但同样作为一个爱国者，他的一生是复杂的，在纳粹当政时，他坚定地支持了爱因斯坦，资助受迫害的犹太科学家；但也曾在一战时期签下德国为侵占比利时辩护的《文明宣言》。
而在漫长的一生中，普朗克更是遭遇过诸多不幸。
对于一位人类文明史上的重要人物，普朗克的研究及其本人需要学习和解读。
《普朗克传：身份危机与道德困境》正是这样一本著作，本文仅节选于普朗克职业生涯的一个短暂的节点，只是众所周知现代物理学发展的里程碑。
更多的内容参见原书。
本文经授权节选自《普朗克传：身份危机与道德困境》（新星出版社）第十章，内容有删减，标题与文内小标为编辑所加。
撰文丨布兰登·R.布朗（Brandon R. Brown，旧金山大学物理学教授）翻译丨尹晓冬张烁1944年7月——庆典普朗克手术康复后，盟军于6月5日攻占罗马，6月6日在诺曼底海滩登陆。
虽然纳粹宣传还在继续，但大多数德国人都能看到战争一步步走向尾声。
7月初，马克斯·普朗克再次穿上他曾经常穿的燕尾服，前往柏林参加一个科学庆典。
普鲁士科学院决定在一个暂时摆脱周遭黑暗的夜晚，举行一次周年庆祝活动。
帝国顶级物理学家、原子弹研究项目的负责人海森堡组织了这次活动。
海森堡前往马克斯·普朗克下榻的酒店，打算载普朗克等人前往宴会厅，但是眼前破败的景象不复从前，他们两人竟然都无法辨认出柏林的街道。
在几次问路求助后，一行人才找到正确的地点，但是他们却以为自己再次迷路了。
海森堡回忆道：“我们最后把车停在一堆瓦砾前，混凝土块上横七竖八地插着弯弯曲曲的钢筋。
”又一番深入打探后，他们在尘土飞扬、残砖碎瓦里看到了一条之字形小径，在帝国的废墟中他们攀上爬下，才终于到了一扇敞开的大门前。
普朗克定律
5
C1 5 d C2 / T e 1 T 4
Fb ( 0T ) 称为黑体辐射函数，表示温度为 T 的黑体所发 射的辐射能中在波段（ 0～ ）内的辐射能所占的百分
数。 利用黑体辐射函数数值表 (p241 表 12-1) 可以很容易地 用下式计算黑体在某一温度下发射的任意波段的辐射 能量。 E E F F
实际物体的光谱吸收比也与黑体、灰体不同，是 波长的函数。
几种金属材料的光谱吸收比
12.3.2 实际物体的吸收特性
几种非金属材料的光谱吸收比
辐射特性随波长变化的性质称为辐射特性对波长 的选择性。实际物体的吸收比不仅取决于物体本身材 料的种类、温度及表面性质，还和投入辐射的波长分 布有关，因此和投入辐射能的发射体温度有关。
A2T2
表示为：
Φ21 X 2,1 Φ2
X1,2称为表面1对表面2的角系数 X1,2称为表面1对表面2的角系数
Φ12 X1,2Φ1 X1, 2 A1Eb1
Φ21 X 2,1Φ2 X 2,1 A2 Eb2
12.4 辐射换热的计算方法
由于是黑体，能吸收落到其表面上的全部能量 两表面间的净换热量
C1= 3.743×10-16 Wm2 ; C2 = 1.439×10-2 mK。
该定律给出了黑体光谱 辐射力随波长和温度的 函数关系：
Ebλ
Eb f , T
/ μm
12.2.1 普朗克定律
Ebλ
特点： （1）温度愈高，同一波长下 的光谱辐射力愈大；
/ μm
（2）在一定的温度下，黑体的光谱辐射力在某一波长 下具有最大值； （ 3 ）随着温度的升高， Eb取得最大值的波长 max愈来 愈小，即在坐标中的位置向短波方向移动。
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普朗克定律
普朗克定律是理论物理学中一个重要定律，它把物质的结构和物理学联系起来，与物理学的其他基本定律齐名。
普朗克定律被誉为物理学史上最重要的定律之一，它以各种不同的方式影响着现代物理学。
普朗克定律是19世纪早期由俄国物理学家弗拉基米尔普朗克制
定的，它的原文是：“物质的性质是由它的原子的结构决定的。
”普朗克定律后来又被翻译为：“物质的性质是由它的原子的尺寸和组成决
定的。
”根据普朗克定律，原子是个体，他们构成物质，而物质具有
特定的特性，这些特性受到原子的结构、尺寸和组成的影响。
普朗克定律的核心思想就是，原子的组成和结构决定了物质的性质，例如，原子中的电子数量决定了物质的性质，包括质子数、中子数等。
这也意味着，不同的组合和结构将会产生不同的物质性质。
这一定律延伸到更复杂的系统，例如分子团，因此普朗克定律可以帮助我们认识分子团的结构。
普朗克定律对物理学有着重要的影响，它为物理学家提供了一种理解物质性质的新方法：通过探索原子的结构来解释物质性质，这是物质性质与原子结构之间联系的良好框架，可以预测不同原子结构所产生的不同物质性质。
正是因为普朗克定律，人们才能够更深入地了解物质的本质，以及它们如何互相作用的机制。
同时，普朗克定律还提供了一种理解物质的实验性方法，它突破了物理学家仅仅依赖于经验数据的限制，使得他们能够使用实验的方法来研究物理系统的更深层次原理。
此外，普朗克定律也为现代物理学提供了一种新的视角，例如，它为我们提供了一种新的方法来解释物体的性质，从而改变了我们对物体的诠释方式。
普朗克定律也为研究物理系统的复杂性提供了一种新的解释方式，使得我们能够更加系统地理解物质的性质和物理学的更高层次原理。
从上面的讨论可以看出，普朗克定律在物理学历史上具有重要地位，它为物理学家提供了一种理解物质性质的新方法，为研究物理系统的复杂性提供了一种新的解释方式，并为物理学家提供了一种新的视角来改变我们看待物质性质的方式。
总之，普朗克定律是一个非常重要的物理学定律，它给了物理学研究新的方法和新的视角，带给了人们新的发现和更深入的理解。