黑体辐射实验报告.pdf

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λ M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)= σT? 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。 2、 注意事项 ① 实验测得的数据是相对值，其绝对大小没有意义 ② 应先打开黑体辐射实验装置，再运行程序，否则程序报告 硬件未准备好 ③ 结束前，首先应用检索功能将当前波长检索到 800nm，使机 械系统受力最小，然后关闭应用程序，最后关闭黑体实验 装置和溴钨灯。 ④ 根据实验情况调整入射和出射狭缝的宽度。调整狭缝使注 意调整范围，不可过大或者过小，以免造成对狭缝的损坏 五、 实验数据处理（包括测量数据和必要的数据处理过程） 1、 如图为对应各数据绘制图 2、 斯特藩—玻尔兹曼定律验证 0 已知： R (T)= σT? 玻尔兹曼常数：σ =5.67051x10^(-8)w/m 2 K? 溴钨灯电流——色温对应表 I （A） T （K）