黑體輻射出射度曲線(xiàn)繪制

1、黑體輻射出射度曲線(xiàn)繪制-玻爾茲曼目的：學(xué)習(xí)和鞏固黑體輻射定律，驗(yàn)證普朗克輻射定律、斯蒂芬 等定律；了解單色儀的工作原理及基本結(jié)構(gòu)。內(nèi)容：按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求和步驟操作仿真黑體實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證黑體相關(guān)定律。三、設(shè)備：WHS-型黑體實(shí)驗(yàn)裝置，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)等。四、原理：黑體是一個(gè)能完全吸收并向外完全輻射入射在它上面的輻射能的理想物體。黑體的光譜輻射量和溫度之間存在精確的定量關(guān)系，確定了黑體的溫度，就可以 確定其他的輻射量，因此黑體輻射定律在輻射度學(xué)中起了基準(zhǔn)的作用， 占據(jù)十分 重要的地位。自然界不存在絕對(duì)黑體，用人工的方法可以制成盡可能接近絕對(duì)黑體的輻射 源。鴇的熔點(diǎn)約為3695K,充氣鴇絲燈的光譜

2、輻射分布和黑體十分接近，因此可 以用來(lái)仿真黑體。CIE規(guī)定分布溫度2856K的充氣鴇絲燈作為標(biāo)準(zhǔn) A光源，以 此實(shí)現(xiàn)絕對(duì)溫度為2856K的完全輻射體的輻射，即標(biāo)準(zhǔn)照明體 Ao本次實(shí)驗(yàn)所 用的WHS-1黑體實(shí)驗(yàn)裝置就是以澳鴇燈模擬黑體的輻射源，通過(guò)改變燈絲的電 流來(lái)模擬改變黑體的色溫。描述黑體輻射定律的普朗克公式以波長(zhǎng)表示的形式為:?/(入T)=? i? exp (?微式(1)中，第一輻射常數(shù)？= 2?= 3.7418 ?10-16 ?2；第二輻射常數(shù)？= ?= 1.4388 ?10-2 m?K; k為玻爾茲曼常數(shù)；c為光速。由于黑體是朗伯輻射體，因此可以得到黑體的光譜輻亮度表示式如下：(2)?

3、1L0(入')= ？?exp (?1斯蒂芬-玻爾茲曼定律描述的是黑體的輻射出射度與溫度之間的關(guān)系:Mo(?= ?(?2)式(3)中，n c ?15? = 5.6696 ? 10-8 (? ?2?4 )稱(chēng)為斯蒂芬-玻爾茲曼常 數(shù)。黑體光譜輻射是單峰函數(shù)，其峰值波長(zhǎng)滿(mǎn)足維恩位移定律:?= ? (?) F f B B u a式(4)中，常數(shù) b= ?4.9651 = 2898 ?實(shí)驗(yàn)就是要驗(yàn)證黑體輻射的上述定律。WHS-1型黑體實(shí)驗(yàn)裝置的工作過(guò)程為：調(diào)整燈絲電流為某一數(shù)值，如1.7A, 停留幾分鐘待光源穩(wěn)定；單色儀光柵機(jī)構(gòu)復(fù)位，從800nm至2500nm以一定的問(wèn) 隔(如1nm)進(jìn)行掃描，將

4、數(shù)據(jù)存進(jìn)內(nèi)存(即軟件中所指“寄存器_1”等)，顯示的六宣山誓來(lái)"古4 Erh百日一 /擊 波長(zhǎng)掃描探測(cè)器實(shí)測(cè)值 eg、人/士 工/r、十口 一/士 丁/占 輻出度數(shù)值為：輻出度顯小值 = ?理論值。為保證顯小值不偏懷7£恒離理論值太多，除了要保證光柵掃描機(jī)構(gòu)的精度外，澳鴇燈的穩(wěn)定性也十分重要。 因此澳鴇燈的預(yù)熱，以及調(diào)整電流后，應(yīng)有充足的穩(wěn)定時(shí)間。五、實(shí)驗(yàn)步驟:1.正確連接計(jì)算機(jī)、單色儀、接收單元、電控箱、澳鴇燈電源、澳鴇燈;2.打開(kāi)計(jì)算機(jī)、電控箱及澳鴇燈電源，使機(jī)器預(yù)熱 20分鐘;3.按照軟件的提示，確認(rèn)反射鏡撥桿的位置置于位置“1”，即把撥桿撥向出射狹縫方向（撥向相反方

5、向用于“觀(guān)察窗查看二級(jí)譜線(xiàn)”實(shí)驗(yàn)）4.將澳鴇燈電源的電流調(diào)節(jié)為1.7A （即對(duì)應(yīng)黑體色溫2999K）掃描一條從8002500nm的曲線(xiàn)，得到在色溫2999K時(shí)的黑體輻射曲線(xiàn);鼻打mUf的昌植n國(guó)把官?亙心A退出室存跖丁皆書(shū)荔_2 | SW3J |由宮宮_4今和罟,界寄存藩 I寄存器 才存自一中.吊帶口-修F”L修選西和修正”里*包砧Ti 口吉力 匚古力暴 匚方在第q匚方力熱 匚雷n翔 口市府由 aSTfrSb匚霜%卻 匚小*耳&T作范困一起加成齊 網(wǎng)_吊K直1 雋止良區(qū)區(qū)g 或小直hK七狀態(tài) 巨泊正不走日樂(lè)T耳柩金瓢審 葫注意：測(cè)試完一條曲線(xiàn)后，可以點(diǎn)擊主菜單的“驗(yàn)證熱輻射定律”下的“

6、普朗 克輻射定律（W）”進(jìn)行驗(yàn)證。輸入8002500nm之間不同的波長(zhǎng)值，驗(yàn)證測(cè)量值 和理論值的符合程度。如果相差太大，此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊“工作”下的“修正黑體輻射 系數(shù)參數(shù)（Y）”的“選擇計(jì)算（Z）”進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定步驟參照”使用說(shuō)明書(shū)” 2022頁(yè)的說(shuō)明進(jìn)行。5.依次改變澳鴇燈的電源為 1.6A （對(duì)應(yīng)2889K）, 1.5A （對(duì)應(yīng)2674K）, 1.4A （對(duì)應(yīng) 2548K）, 1.3A （對(duì)應(yīng) 2544K） , 1.2A （對(duì)應(yīng) 2303K） , 1.1A （對(duì)應(yīng) 2208K）, 1.0A （對(duì)應(yīng)2101K）, 0.9A （對(duì)應(yīng)2001K）,可得到相應(yīng)色溫的 黑體輻射曲線(xiàn)，分別存入各寄存器，最

7、多可以存9條曲線(xiàn)。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：UMS-二2町 2400IflU1603WJ舊 12H 了痂<口京源由114 oa4QO- - -：-和田,/口 畫(huà)電工麗麗用 齊1驅(qū)曬-而7法走主爐痔-5-52觸九阿二理府/闞谷可« J . > . L - . « -1 . « J ._ J . - . . L .-.L . . .L . . j. - . . L . . . . ., 1 . . . .1P ! P I P I S II OOP 1K4 I2C0 130G 14X16OC 16&-OC 1$加蝴kJ 2麻14£調(diào) 網(wǎng)1 2部苫聞

8、矢劉E附胃口 諄羊定口.駝4享得第施共人|他。 |理譏 B E 無(wú)邸?如U圖機(jī);,誤擋定|JL 3K 施啊J ,觸h|L則 甑£工|1地t 伐耳魄?屎祥跡長(zhǎng) ! | 般定輸入關(guān)IT根長(zhǎng)、：阱F打印甘生電幅肘定律公式% ; 一§曲削0位溫?zé)o相足於古；T3C KC5|j. 23%采樣磔金愛(ài)長(zhǎng)憶幽_ j理而工期.榮祥西座長(zhǎng)X I】皿X的即.斯3孫工|】1!怕一"口愎差率U.&*湘江£ 我去人 叵二in窿 曄士細(xì)切實(shí)初.亙m亙壓爰事n 71*庾小.玲乩睜m岫.bdb到工時(shí)口里。隔差率一1 |進(jìn)行完步驟5,且每次驗(yàn)證普朗克定律誤差較小，則可以驗(yàn)證斯蒂芬-玻

9、爾茲曼定律和維恩位移定律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:赧柏道長(zhǎng)即刖終止漱長(zhǎng)年 M哥畤賓1苛存器上寄存富3奇斗器&寄存富5£t山耳 ETTEPCM，戰(zhàn)UT+C（湎2. n?SJF+00fi丁8rjat2E13C.sea 建始 W5.1】2£町01口E. fi3J!?E-0na瓊族BEYCR5.E與屈TDE?寄百善：耳存器？否用各i寄奪盤(pán)百存苜口耳T*:更掙4.維恩位移定律驗(yàn)證界面斯式藩-波爾鼓與茅即門(mén)二5冏Mx 10六瓦/米3開(kāi)爾文與SK VW 1KWHK l2H>l»Q1«»1HII»1l«l«t1BHHH31N22H9»2«M2?(K 總長(zhǎng):軍球：圖3.斯蒂芬-玻爾茲曼定律驗(yàn)證界面*也射限電注圖4.維恩位移定律驗(yàn)證界面六、注意事項(xiàng)：1 .日常使用時(shí)黑體輻射系數(shù)參數(shù)已標(biāo)定好，因此一般情況下不要調(diào)整入射 和出射狹縫的大?。?