黑体辐射实验实验报告

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1、黑体辐射实验实验报告黑体辐射摘要：1900年普朗克发表的黑体辐射公式在物理学上是一项划时代的成就。在此以前黑体辐射的波长分布虽然已经有了相当可靠的实验数据，但经典物理学的理论解释却导致了非常尖锐的矛盾。这一问题在经典物理学的范畴内是无法合理地解决的，普朗克引进了量子化的假设，推导出黑体辐射波长分布公式。量子化假设已成为当代物理学的基石，对当代科学技术的发展产生了深远的影响。BlackbodyradiationWangDuoAbstract:Plancksblackbodyramulainl900s.Priortotioninth

2、ewaasbeenverysicalphysiradiction.physicscanintroduceddblackbodyisalandmarhis,althouvelengthdireliable,bcsexplainsThisissueinotbereasothequantumradiationwkachievemeghtheblackstributionutthetheorleadtoavernthescopeonablyresolassumptionavelengthddiationforntinphysicbody

3、radiatofthedatahyoftheclasysharpcontfclassicalved,Plancksandderiveistributionformula・Quantizationhypothesishasbecomethecornerstoneofcontemporaryphysics,andhadaprofoundimpactonthedevelopmentofmodernscienceandtechnology.引言：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

4、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。一般辐射体其辐射本领和吸收本领都小于黑体，并且辐射能力不仅与温度有关，而且与表面材料的性质有关。1.实验原理1・1黑体辐射的光谱分布十九世纪末，很多著名的科学家包括诺贝尔奖获得者,对于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2所示，对于此分布曲线的理论分析，历史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

5、学的理论并加上一些特定的假设得出一个分布公式一维恩公式。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。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。普朗克研究这个问题时，本着从实际出发，并大胆引入了一个史无前例的特殊假设：一个原子只能吸收或者发射不连续的一份一份的能量，这个能量份额正比于它的振荡频率。并且这样的能量份额值必须是能量单元hv的整数倍，即能量子的整数倍。h即

6、是普朗克常数。由此得到了黑体辐射的光谱分布辐射度公式：式中：第一辐射常数Cl=2JThc2=X10-16第二辐射常数C2=hc/k=X10-2?max?式中：A为常数，A=X10-3o光谱亮度的最大值为：Lmax??10?6Wm?3srK?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。黑体光谱辐射亮度由此式给出：99••黑体的积分辐射一一斯忒藩一玻耳兹曼定律斯忒藩和玻耳兹曼先后从实验和理论上得出黑体的总辐射通量与黑体的绝对温度T的四次方成正比，即:式中T为黑体的绝对温度，5为斯忒藩一玻耳兹曼常数：分析图中曲线可以

7、发现该曲线有如下特征：在任何确定的温度下，黑体对不同波长的辐射本领是不同的。在某一波长入H1处有极大值，说明黑体对该波长具有最大的单色辐出度。当温度升高时，极大值的位置向短波方向移动，曲线向上抬高并变得更为尖锐。黑体辐射的光谱分布一一普朗克辐射定律ET??E?Td????T49■式中k为玻耳兹曼常数，h为普朗克常数，c为光速。由于黑体辐射是各向相同的，所以其辐射亮度与辐射度的关系为：在实验测得黑体单色辐出度之后，摆在人们面前的一个饶有兴趣的问题是：怎EL?T样来解释实验上测得的MO-X曲于是，斯忒藩一玻耳兹曼定律的辐射线？怎样从

8、理论上求得绝对黑体单色辐出亮度表达式为：度的数学表达式?4为此，在19世纪末许多物理学家作了L??T巨大努力，从经典热力学、统计物理学和电磁学的基础上去寻求答案，但始终没有维恩位移定律获得完全成功。1896年维恩根据经典热力诺贝尔奖获得者维恩于1893年通过学理