黑体辐射定律测量

《黑体辐射定律测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、黑体辐射定律测量实验报告课程名称红外与微光姓名学号一、实验名称：黑体辐射功率与温度关系测量二、实验目的1、掌握黑体辐射理论；2、了解空腔黑体；1、了解热像仪使用。三、原理黑体辐射理论是二十世纪初光量子理论的重要起源之一。普朗克(Planck)针对黑体辐射提出了光不连续的能量假设,成功解释了黑体辐射的光谱分布,是光量子的最重要的证据.黑体辐射理论不仅是量子力学和光量子理论的重要基础依据,黑体辐射的重要结论也是现代测量的重要基础.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，但有些物体在某些波

2、段上是较好的黑体。例如图1所示的空腔,腔体上开有一个小孔,波长远小于小孔光从小孔入射后,由于腔壁的多次吸收,光基本上被全部吸收．当腔体保持一定的温度时,黑体以确定的谱分布向外辐射电磁能量.图1空腔黑体,光从小孔入射进空腔,腔壁多次吸收光被几乎全部吸收.为了解释所示黑体辐射分布，普朗克（Palnck）提出了如下模型：（1）.空腔黑体中的每一个电磁波模式（频率为）的可能能量为某一个最小值的整数倍，，，，…，，…（2）.该最小值正比于频率根据以上假设，用统计理论，求得著名普朗克黑体辐射公式：利用该公式，可求得维恩位移定理λmT=2.898×103(μm·K)和史

3、蒂芬－玻尔兹曼定律本实验项目的任务是用热像仪测量史蒂芬－玻尔兹曼定律。如图所示，黑体辐射经大口径红外锗透镜聚焦，入射到红外焦平面阵列探测器上，阵列探测器输出的信号送入图像采集卡，再送入计算机内存，经过驱动软件，读出并显示红外图像。驱动电路图像采集卡黑体源红外辐射锗透镜红外焦平面阵列图像信号图像信号计算机内存驱动程序图像读取、显示与处理系统实验框图四、实验器材：热像仪、黑体、图像采集卡、计算机、V型调整架、适配器。五、实验内容1、图像灰度积分。六、实验步骤：1．固定好热像仪，使镜头正对黑体辐射源的辐射孔。设定热像仪的对比度和亮度均为0（最接近0的值）对热像仪

4、进行校准。2.打开黑体，设定好主回路控制值，调节好加热功率。黑体开始升温。3.打开采集程序，观察图像是否对准并选择好处理区域，使积分区域位于黑体辐射孔内。记录下积分区域的大小。4.待黑体被控对象的测量值到达待测温度后，抓取并保存图像，进行灰度积分，记录好积分结果及对应的温度值。5.重复步骤3．4直至测量完所有欲测的温度点。七、实验数据及结果分析：1.实验数据采集矩形的左上角坐标：X=85，Y=68;矩形的高度为143，宽度为167；面积：143*167=23881;温度（C0）（温度＋273）4灰度和平均灰度100.81952347803534230491

5、43.34105204158374563628456151.94110215176627213805943159.37115226634959363992571167.19120238544936014166692174.48125250918272164347644182.05130263766832814534196189.87135277102632964729467198.04140290937837614853461203.24145305284761764896323205.03150320155870414903488205.33155335

6、563778564907267205.49160351521251214910765205.63165368041203364912248205.70170385136700014913990205.77175402820956164914928205.81180421107336814915793205.85185440009356964917117205.90190459540681614917553205.92195479715125764914346205.78200500546654414914751205.8020552204938256491

7、6579205.88210544237575214918375205.952.绘出黑体辐射灰度积分与温度四次方关系曲线:数据分析：1、从黑体辐射灰度积分与温度四次方关系曲线的图形可以看出：（i）当温度从100.80C到1450C，即温度的四次方（温度＋273）4从19523478035(K^4)到30528476176（K^4），黑体辐射灰度积分和温度四次方基本满足线性关系；（ii）当温度从1450C到2100C时，黑体辐射灰度积分和温度四次方不满足线性关系，而是黑体辐射灰度积分不随温度的四次方变化,基本稳定在一个值附近。分析：根据史蒂芬－玻尔兹曼定律，黑

8、体单位面积发射的辐射功率与其温度的四次方成正比。结合实验数据，当温