1 深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称: 大学物理实验 实验名称: 黑体辐射 学院: 专业: 班级: 组号: 指导教师: 报告人: 学号: 实验地点 实验时间: 年 月 日 星期 实验报告提交时间: 一、实验目的 1 、了解黑体辐射实验现象,掌握辐射研究方法; 2 、学会仪器调整与参数选择,提高物理数量关系与建模能力; 3 、通过验证定律,充实物理假说与思想实验能力 2 二、实验原理: 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,实验中对于辐射能力小于黑体,但辐射的光谱分布与黑体相同的辐射体称为灰体。由于标准黑体的价格昂贵,本实验用钨丝作为辐射体,通过一定修正替代黑体进行辐射测量及理论验证。 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。维恩试图用热力学的理论并加上一些特定的假设得出一个分布公式-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hν 的整数倍,即能量子的整数倍。h即是普朗克常数。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C1=2π hc2=3.74×10-16(Wm2) 第二辐射常数C2=hc/k=1.4388×10-2(mK) 黑体光谱辐射亮度由此式给出: 2.黑体的积分辐射—-斯忒藩-玻耳兹曼定律 斯忒藩和玻耳兹曼先后(1879年)从实验和理论上得出黑体的总辐射通量与黑体的绝...