黑體輻射實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、黑體輻射特性測(cè)量1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證維恩位移定律與斯特藩玻爾茲曼定律2、 學(xué)會(huì)使用黑體輻射實(shí)驗(yàn)的操作軟件3、 了解黑體輻射的發(fā)展2、 實(shí)驗(yàn)儀器及用具WGH10型紅外光譜儀、穩(wěn)壓溴鎢燈3、 實(shí)驗(yàn)原理1、維恩位移定律由普朗克公式的極值定出黑體輻射能量的譜密度的峰位入MB得到維恩位移定律：入MT=b(b=2.898*10八(-3)mK)2、斯特藩玻爾茲曼定律1879年，奧地利物理學(xué)家斯特藩根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出一條關(guān)于黑體輻射本領(lǐng)與溫度之間關(guān)系的規(guī)律：黑體的總輻射能量與絕對(duì)溫度的四次方成正比。1884年玻爾茲曼根據(jù)電磁學(xué)和熱力學(xué)的理論，導(dǎo)出這個(gè)關(guān)系，這就是斯特藩定律，可表述為：黑體輻射的總輻

2、射本領(lǐng)R0與絕對(duì)溫度T的四次方成正比，即：R0(T)=(TT?4、 實(shí)驗(yàn)方案及注意事項(xiàng)1、 實(shí)驗(yàn)方案用WGH-1四外光譜儀記錄福射體在800nm2500nm波段的相對(duì)輻射譜密度曲線，研究其輻射特性。采用溴鎢燈經(jīng)過修正來代替黑體，結(jié)合實(shí)驗(yàn)軟件提供的各遍度下絕對(duì)黑體的理論輻射譜密度曲線，驗(yàn)證普朗克輻射定律、斯特藩玻耳茲曼定律和維恩位移定律。進(jìn)行此驗(yàn)證時(shí)可使用實(shí)驗(yàn)軟件提供的黑體理論輻射曲線作為驗(yàn)證對(duì)象，但要注意測(cè)得數(shù)據(jù)只具有相對(duì)意義。軟件中提供了歸一化功能，該項(xiàng)功能的作用是將測(cè)得的數(shù)據(jù)曲線來以一一個(gè)系數(shù)，使談曲線的峰值高度與理論曲線的峰值高度相同。若實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合理論值的話，歸一化之后二者在定的波長(zhǎng)范

3、圍內(nèi)重合得較好。在己知色溫的電流下對(duì)溴鎢燈的輻射譜進(jìn)行掃描，掃描前選中“傳遞函數(shù)”修正為黑體”兩項(xiàng)，對(duì)掃描所得的的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，使用軟件中內(nèi)置的功能取得該溫皮下的理論黑體輻射請(qǐng)線，在若干個(gè)波長(zhǎng)處（位置大致平均分布在曲線上:）算出實(shí)測(cè)值與理論值的相對(duì)誤差5=E/E。，然后計(jì)算平均相對(duì)誤差。根據(jù)平均相對(duì)誤差的大小來確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否支持普朗克輻射定律，由于實(shí)驗(yàn)儀器的精度限制，一般來來說平均相對(duì)誤差在5%以內(nèi)，即可認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持普朗克輻射定律。2、 注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)是相對(duì)值，其絕對(duì)大小沒有意義 應(yīng)先打開黑體輻射實(shí)驗(yàn)裝置，再運(yùn)行程序，否則程序報(bào)告硬件未準(zhǔn)備好 結(jié)束前，首先應(yīng)用檢索功能將當(dāng)

4、前波長(zhǎng)檢索到800nm，使機(jī)械系統(tǒng)受力最小，然后關(guān)閉應(yīng)用程序，最后關(guān)閉黑體實(shí)驗(yàn)裝置和澳鴇燈。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況調(diào)整入射和出射狹縫的寬度。調(diào)整狹縫使注意調(diào)整范圍，不可過大或者過小，以免造成對(duì)狹縫的損壞五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理(包括測(cè)量數(shù)據(jù)和必要的數(shù)據(jù)處理過程)1、 如圖為對(duì)應(yīng)各數(shù)據(jù)繪制圖2、 斯特藩一玻爾茲曼定律驗(yàn)證已知：R0(T)=bT?玻爾茲曼常數(shù)：(T=5.67051x10八(-8)w/m2K?鴇燈電流一一色溫對(duì)應(yīng)表I(A)T(K)1.4022501.5023301.6024001.8025002.0026652.1026802.2027702.3028602.472940由上表結(jié)合斯特藩一玻爾茲曼公式

5、可以計(jì)算出理論值并于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)際值進(jìn)行比較，可以得到下表格：T(K)27702665250024002250E實(shí)(Jx10A6)3.76144.30372.51252.08051.6488E理(Jx10A6)3.33843.86022.21501.88131.4533E(Jx10A6)0.42300.44350.29750.19920.1955。（%12.6711.4913.4310.5913.45根據(jù)上表可得:（70=12.33%六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析討論1、 驗(yàn)證了韋恩位移定律及斯特藩一玻爾茲曼定律2、 對(duì)于黑體輻射分析的軟件，我們發(fā)現(xiàn)，具軟件在分析光譜時(shí)，直接選擇實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最大值，而為了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確，我們應(yīng)該將數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合求出擬合函數(shù)求最值。3、 我們?cè)谶M(jìn)行擬合時(shí)，選擇了傅里葉級(jí)數(shù)（3級(jí)）進(jìn)行擬合4、 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中選擇澳鴇燈，澳鴇燈為灰體，為