完整word版黑體輻射出射度曲線繪制

1、 黑體輻射出射度曲線繪制 一、 目的：學習和鞏固黑體輻射定律，驗證普朗克輻射定律、斯蒂芬-玻爾茲曼等定律；了解單色儀的工作原理及基本結構。 二、 內容：按照實驗指導書的要求和步驟操作仿真黑體實驗裝置，驗證黑體相關定律。 三、 設備：WHS-型黑體實驗裝置，計算機，打印機等。 四、 原理： 黑體是一個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中起了基準的作用，占據十分重要的地位。 自然界不存在絕對黑體，用人工的方法可以制成盡可能接近絕對黑體的輻射源。鎢的熔點約為3695

2、K，充氣鎢絲燈的光譜輻射分布和黑體十分接近，因此可以用來仿真黑體。CIE規(guī)定分布溫度2856K的充氣鎢絲燈作為標準A光源，以此實現絕對溫度為2856K的完全輻射體的輻射，即標準照明體A。本次實驗所用的WHS-1黑體實驗裝置就是以溴鎢燈模擬黑體的輻射源，通過改變燈絲的電流來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表示的形式為： 1?1=T)?(, (1) 0 5)(?1?exp?22?162=?10?=2?=3.7418?；第二輻射常數式(1)中，第一輻射常數?21?2?m?K；k為玻爾茲曼常數；=1.4388?10c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

3、度表示式如下： ?11=(,LT) (2) 0 5)(?1?exp?2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系： 42?() M? =? (? ? (3) 044?82?4?)稱為斯蒂芬?-(?玻爾茲曼常?5.669615?=?10c式=(3)中，12數。 黑體光譜輻射是單峰函數，其峰值波長滿足維恩位移定律： ?=? (?) (4) ?4.9651=2898 ?。 ?b=式(4)中，常數2實驗就是要驗證黑體輻射的上述定律。 ，1.7A型黑體實驗裝置的工作過程為：調整燈絲電流為某一數值，如1 WHS-以一定的間至2500nm從停留幾分鐘待光源穩(wěn)定；單色儀光柵機構復位，800n

4、m，顯示的)”等_1即軟件中所指“寄存器(進行掃描，將數據存進內存1nm)如(隔 波長掃描探測器實測值?理論值。為保證顯示值不偏=輻出度數值為：輻出度顯示值 標定值離理論值太多，除了要保證光柵掃描機構的精度外，溴鎢燈的穩(wěn)定性也十分重要。因此溴鎢燈的預熱，以及調整電流后，應有充足的穩(wěn)定時間。 五、實驗步驟： 1. 正確連接計算機、單色儀、接收單元、電控箱、溴鎢燈電源、溴鎢燈； 2. 打開計算機、電控箱及溴鎢燈電源，使機器預熱20分鐘； 3. 按照軟件的提示，確認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（撥向相反方向用于“觀察窗查看二級譜線”實驗）； 4. 將溴鎢燈電源的電流調節(jié)為

5、1.7A（即對應黑體色溫2999K）掃描一條從8002500nm的曲線，得到在色溫2999K時的黑體輻射曲線； 普朗”下的“測試完一條曲線后，可以點擊主菜單的“驗證熱輻射定律注意：驗證測量值之間不同的波長值，8002500nm”進行驗證。輸入(W)克輻射定律 修正黑體輻射”下的“和理論值的符合程度。如果相差太大，此時應點擊“工作2022“使用說明書”進行標定。(Z)選擇計算的(Y)系數參數 ”“ ”標定步驟參照 頁的說明進行。 5. 依次改變溴鎢燈的電源為1.6A（對應2889K），1.5A（對應2674K），1.4A（對應2548K），1.3A（對應2544K），1.2A（對應2303K），

6、1.1A（對應2208K），1.0A（對應2101K），0.9A（對應2001K），可得到相應色溫的黑體輻射曲線，分別存入各寄存器，最多可以存9條曲線。 6. 實驗結果如下： 玻爾茲曼-，進行完步驟5且每次驗證普朗克定律誤差較小，則可以驗證斯蒂芬 定律和維恩位移定律。 實驗結果如下： 維恩位移定律驗證界面圖4. 玻爾茲曼定律驗證界面-斯蒂芬3. 圖 注意事項 維恩位移定律驗證界面圖4. 六、注意事項： 1. 日常使用時黑體輻射系數參數已標定好，因此一般情況下不要調整入射和出射狹縫的大?。?2. 如果因測試環(huán)境發(fā)生變化（狹縫大小變化）或實驗數據誤差過大，則需要參照軟件提示和“使用說明書”2022頁的說明對黑體輻射