自動磁界分布測定裝置

㈣ 礦區及近外圍地球物理測量

在執行全國危機礦山接替資源找礦專項期間，石碌礦區開展了可控源音頻大地電磁法(CSAMT)、瞬變電磁法(TEM)與高精度磁測(ΔT)等物探測量工作，其目的是:①查明區內地層、含礦層及控礦構造的分布特徵，圈定礦化富集地段，追索和控制礦體分布形態，尋找深部隱伏礦體;②推定深部隱伏岩體分布特徵，尋找與深部隱伏岩體有關的隱伏礦體及新的礦化類型;③通過井中物探，配合鑽探工程，查明和控制礦體分布特徵，尋找孔底和孔旁隱伏礦體，提高鑽探工程的找礦效果。

其中，高精度地面磁測的主要任務是配合過去重磁資料，進行綜合解釋，挖掘深部找礦信息;可控源音頻大地電磁法主要任務是圈定1.2km深度范圍內岩層、構造，重點是勘查石碌群第六層分布，在地質條件有利時，用於追索隱伏礦體;瞬變電磁法主要任務是發現和追索隱伏礦體，並用於勘查石碌群第六層中上部含炭層(鐵、鈷、銅礦產的主要賦存岩層)，勘查深度500～1200m;井中三分量磁測主要任務是判斷異常源及異常性質，推測盲礦的深度、方向及見礦礦體部位、延伸、范圍和厚度。

本次物探工作由廣東省地質勘查局地球物理探礦大隊採用帶多通道數字電磁法探測儀(GDP-32^Ⅱ)完成，投入的主要儀器設備見表9-5。

表9-5 主要儀器設備一覽表

一、工作裝置

(一)可控源音頻大地電磁法(CSAMT)

1.工作裝置

採用標量CSAMT測量方式(即測量X方向的電場和Y方向的磁場);頻點按加密(按開方2)測量;接收機可利用通道6個，其中5個通道測量X方向的電場、1個通道測量Y方向的磁場;根據公式計算出卡尼亞電阻率，最後分測線進行帶地形的二維反演，作出物探剖面成果圖，分層平面圖和地質解釋圖。裝置如圖9-2所示。

圖9-2 標量CSAMT測量方式示意

2.工作參數

通過多次現場試驗，確定了野外工作參數如下:

發射頻率:1～8192Hz;

發射電流:低頻段13～21A，中高頻段(>1024Hz)>5A;5765～8192Hz>2.5A;

供電偶極子AB:1000～1500m;

收發距R:5.5～9.5km;

疊加次數:16～162384次。

測點距:50m。

(二)瞬變電磁法(TEM)

1.工作裝置

根據設計，本次瞬變電磁法試驗的工作裝置採用中心回線裝置，如9-3所示。中心回線裝置可以使發射回線框與地質體耦合最大，體積效應最小，解析度高，點位準確，數據質量高，能更好地反映地下地質體的電性特徵等優點。

圖9-3 中心回線裝置示意圖

2.工作參數

通過多次現場試驗，確定了野外工作參數如下:

發射頻率:4Hz;

發射電流:28A;

發射線框尺寸:100m×100m，單匝;

接收探頭及其有效面積:TEM-3型磁探頭，有效面積1萬m²;

采樣間隔:30.5μs;

采樣點數:500道;

發射關斷時間:200μs;

接收延時:15μs;

疊加次數:對數間隔為256次，算術等間隔為512次。

測點距:50m。

(三)高精度磁測

1.工作裝置

石碌礦區1∶1萬高精度磁測由四台加拿大GEM Systems Inc.製造的GSM-19T型質子磁力儀作地面磁場總場測量，儀器編號分別為1824，1830，1831和1832號。

2.主要性能指標

GMS-19是進行地磁場測量的第二代標准，具有輕便、可手持、靈敏度高、穩定性好等特點。解析度為0.01nT，在全溫度范圍內，絕對精度達到0.2nT。野外正式生產前和儀器經長途運輸後，在野外駐地(海南石碌)對儀器的性能指標進行了2次測定。

二、主要特徵及成果

通過近兩年的工作，廣東省地質勘查局地球物理探礦大隊主要完成了石碌礦區及近外圍物探瞬變電磁法和可控源音頻大地電磁法各1200個點、高精度磁測56km(剖面)和33km²(面積)以及磁測井5904.55m等。主要物探測量特徵和成果如下。

(一)可控源(CSAMT)主要特徵及成果解譯

1.卡尼亞電阻率斷面特徵

1)高頻段一般為中低阻(幾十至幾百Ω·m)、且分布不均勻，主要反映第四系及淺部電性不均勻的岩層。

2)中低頻段中、低阻層(幾十至幾百Ω·m)主要反映了石碌群第六層(QbS⁶)地層，這是主要的含礦地層，所以電阻率較低;高阻層(幾百至幾千Ω·m)主要為石碌群第四層(QbS⁴)、石碌群第五層地層(QbS⁵)等的反映。

3)中低頻內見封閉的低阻圈，呈凹陷型，為石碌復式向斜軸心的部位，這是賦礦的有利部位，極具找礦意義。

4)低頻段出現極高阻(>1萬Ω·m)是進入過渡帶或近區的反映。

5)斷面中出現較多垂向「掛面」狀的現象，是由於地表電性不均而產生靜態位移的反映。

2.阻抗相位斷面特徵

1)中高頻段一般高於400mrad，進入中低頻段相位低於400mrad，顯示了上部地層電阻率相對下部地層要低。進入低頻段後阻抗相位迅速下降，趨於零甚而為負值，是進入過渡區、近區的表現。

2)石碌向斜主軸部位阻抗相位一般高於1000mrad，且中低頻段高於高頻段，反映向斜軸心底部電阻率較低，是賦礦有利部位。

3.反演電阻率斷面特徵

1)電阻率斷面一般反映上部層位低阻、下部層位高阻的地電斷面。另外，石碌群第六層(QbS⁶)、石炭系(C₁)表現為低阻，石碌群第四層(QbS⁴)和第五層(QbS⁵)等表現為高阻。

2)石碌向斜軸部表現為低阻，並有明顯的「鍋底」狀向下延伸。但礦體一般不一定表現為最低電阻率上，主要表現為中低電阻率上。

4.CSAMT異常推斷解釋

(1)復式主向斜圈定

圖9-4為礦區全區CSAMT反演電阻率等標高切片立體圖。圖9-4中見一NW向的低阻異常帶(范圍如圖中黑色虛線、紅色虛線為推斷中軸線)。異常帶NW側寬，逐漸向SE收窄;另外，異常帶還具上寬下窄的特點。此低阻異常帶特徵(平面位置與空間特徵)與石碌復式向斜表現特徵極為吻合，所以CSAMT在大方向上反映了石碌復式向斜的位置、范圍、空間形態等特徵，尤其是清晰顯示了NW向的主向斜軸(如紅色虛線)。

(2)對大部分鐵(銅鈷)礦體有直接指示作用

CSAMT資料識別礦體有3個標志:①阻抗相位局部異常，通常≥800mrad;②在物探推斷的石碌復式主向斜軸上;③電阻率見低阻異常。此3個標志為綜合標志，缺一不可，而又以阻抗相位異常最為重要，如反映赤鐵礦(化)體的CSAMT異常特徵是在礦體產出部位的二維反演電阻率較低，一般<200Ω·m(圖9-5)。經施工的多個驗證鑽孔證實，CSAMT對礦體是有重要的指示作用的。

(3)發現一些性質未明的低阻異常

在遠離北一礦區的東部(更准確地說是在花梨山白雲岩礦采場以東)，CSAMT還發現了幾處低阻異常，主要位於勘探線53線、58線和64線上，如圖9-4中東部低阻異常處。這些異常經踏勘，地表上見礦化現象，所以說這些低阻異常可能為岩體破碎引起，也可能為礦致異常或其他原因，暫定為性質未明的低阻異常。

5.CSAMT局部異常推斷解釋

根據上述CSAMT異常特徵，圈定了8個CSAMT局部異常，其中CSAMT1，CSAMT2為區中最重要的CSAMT異常。各個異常情況見表9-6，異常平面位置見圖9-6。

圖9-4 石碌礦區CSAMT反演電阻率等標高切片立體圖

圖9-5 石碌礦區E11線CSAMT加密磁軌一維(a)、二維(b)反演剖面圖

表9-6 物探(可控源)異常推斷表

續表

(二)瞬變電磁(TEM)主要特徵及成果解譯

TEM異常表現為3個方面:反映礦體、斷裂構造或兩者集合體的TEM異常、反映石碌復式向斜主向斜軸的TEM異常、干擾因素引起的TEM異常。

1.反映礦體、斷裂構造或兩者集合體的TEM異常特徵

此類異常主要表現為:TEM電壓剖面見正峰值「彩虹」狀異常(見圖4-26)，電壓值有時兩側對稱，有時一側平緩而另一側陡傾。由於礦區鐵多金屬礦體、斷裂構造均屬低阻體，故引起的感應電壓較為強烈，幅值大，從而在電壓剖面上表現為「彩虹」狀的異常形態。如果礦體、斷裂構造埋深越淺，則感應電壓異常出現越早，反之，則越晚。

2.反映石碌復式向斜主向斜軸

TEM反映的石碌復式向斜主向斜位置、走向等情況與CSAMT所反映的情況相差無幾，但在表現形式上卻不大相同。TEM在主向斜軸表現的特徵主要為:①電壓曲線在向斜兩翼部位抬升，在軸心部位下降，形態如「鍋底」狀。此特徵在中晚期測道(見圖4-26綠色曲線)表現尤為突出。電壓曲線表現的這種「鍋底」狀異常形態與向斜構造極為相似，這可能是由於向斜中石碌群第六層底部硫化物多及岩層破碎並充水而構成厚大的低阻層中，兩翼的低阻層較淺，軸部較深。感應電壓會首先在較淺的低阻部位(兩翼)出現幅值較大的異常，而在相同的時間，由於感應渦流還未到達深部(軸部)低阻層，則感應電壓就較弱了;②電壓曲線「凹凸」狀異常;③電壓曲線「凸」狀異常。把這些異常從北一礦區向東逐測線串聯來，其位置和走向與CSAMT推斷的主向斜軸的位置和走向是相同的，如圖9-7中的紅色虛線。

由於地層電性的特殊性，TEM有時反映不了礦體，但可反映向斜軸部這個主要賦礦部位，對工作亦具指導意義。

3.TEM局部異常推斷

根據上述TEM異常特徵，主要對局部「彩虹」狀峰值異常進行推斷，圈定了8個TEM局部異常。各個異常情況見表9-7、異常平面位置見圖9-6。

圖9-6 石碌礦區物探成果平面圖

圖9-7 石碌鐵礦TEM、ΔT剖面排列與鑽孔工程分布圖TEM色線條;ΔT黑線條

表9-7 物探(瞬變電磁法)異常推斷表

(三)測區磁場特徵及地質意義

1.測區磁場特徵

圖9-8示1∶1萬高精度磁測結果。總體測量結果表明，測區以低緩正負異常為主，場值一般在－50～200nT間。全區大致可分為三個磁場區:西南、東低緩磁場區和中北部復雜變化磁場區。

圖9-8 石碌礦區磁測ΔT異常平面圖

1)Ⅰ區(西南區)。位於測區西側，大致以46線1831點—34線2600點—25線3000點為界，面積約7km²，異常以低緩正負異常為主、梯度緩，場值一般在－50～200nT間。

2)Ⅲ區(東區)。位於測區東側，大致以53線1766點—59線3200點—60線4400點—60線6200點一線為界，面積約15km²，異常以低緩正異常為主、梯度緩，場值一般在0～200nT間。

3)Ⅱ區(中北區)。異常位於測區中北部，為正負伴生的復雜變化異常區，異常強度高、梯度陡，ΔT曲線較跳躍，往往呈鋸齒狀、尖峰狀，區內面積約9km²，是測區的主要異常區帶。

本區異常以南正北負為主，且正負異常強度都較高，尤其負異常，強度高達負數千nT。正異常區在背景上有高強度條帶狀異常，部分亦正負伴生;負異常區強度高，呈條帶狀，走向近東西，部分地段有強正異常伴生。

2.各磁場分區地質意義

1)Ⅱ區為正負伴生的復雜變化異常區，從測區地質平面圖來看，Ⅱ區大致與石碌群第六層的范圍吻合，從ΔT異常平面圖向上延拓200m後作沿測線方向的水平一階導數來看，經一階導數處理後的異常解析度更高且突出了異常體的邊部特徵，與石碌群第六層的地質界限更加吻合，推斷Ⅱ區復雜變化磁場特徵是由石碌群第六層引起。石碌群第六層是石碌鐵礦賦礦層位，因此通過磁法圈定的石碌群第六層范圍是本次工作的主要找礦的遠景區。一階導數平面圖見圖9-9。

2)Ⅰ區、Ⅲ區磁場分布以低緩磁場為主，從圖9-9、圖9-10經向上延拓200m，500m濾除地表及淺地表磁性體產生的異常後Ⅰ區磁場基本上以10～150nT的低緩正異常分布，異常等值線稀疏，梯度緩，表明Ⅰ區對應的石碌群第一層至五層地層岩石磁性差異小;Ⅲ區磁場基本上為平穩場，背景值為100nT，表明Ⅲ區對應的花崗斑岩，石炭系白雲岩、砂岩，二疊系砂岩、灰岩基本上無磁性差異;同時Ⅰ區、Ⅲ區基本上已無磁異常存在，因此在Ⅰ區、Ⅲ區利用磁法找鐵礦不具備前提條件。

圖9-9 石碌礦區磁測ΔT向上延拓200m異常平面圖

3.局部異常分類及推斷解釋

1)局部異常圈定。Ⅱ區為復雜變化異常區，區內出現多個局部異常，異常形狀多呈橢圓狀、等軸狀為主。按南小北大、西小東大的順序，本區局部異常依次編號為CT1～CT21(表9-8)。

2)局部異常分類。根據對引起異常的原因(或對場源)的認識，將局部異常分為以下四類:

圖9-10 石碌礦區磁測ΔT向上延拓500m異常平面圖

Ⅰ類:地表或近地表已知赤鐵礦體引起的磁異常，例如CT3，CT4，CT7，CT8，CT15，CT20，CT21等7個異常。

Ⅱ類:地表或淺部已知赤鐵礦體引起的磁異常，例如CT9，CT13，CT17，CT18，CT19等5個異常。

Ⅲ類:赤鐵礦和磁性層位共同引起的磁異常，例如CT1，CT2兩個異常。

Ⅳ類:推斷由淺部赤鐵礦或磁性體引起的磁異常，例如CT5，CT6，CT10，CT11，CT12，CT14，CT16等7個異常。

上述四類局部異常推斷解釋見表9-8。

表9-8 石碌礦區局部磁異常推斷解釋一覽表

續表

續表

續表

(四)物探綜合解釋成果

1.地層劃分

(1)測區地層劃分依據

劃分的依據主要是:①地層的磁性強弱;②地層的電阻率高低;③結合地質資料。

(2)地層劃分區域

通過物探資料結合地質資料分析，測區的地層劃分為3個區域:

1)西區。位於測區西側，大致以46線1831點—34線2600點—25線3000點為界，面積約8.5km²，為石碌群第一至第五層千枚岩、石英片岩、絹雲母石英片岩、石英岩等硅鋁質岩石層。物性主要表現為磁性強度無—弱磁性且變化較小，電阻率屬中—高阻。

通過前面地面磁測、CSAMT等資料分析，認為:石碌群第六層(QbS⁶)地層主要分布於測區中部，磁測異常為正負伴生的復雜變化異常區，異常強度高，梯度陡，ΔT曲線較跳躍，往往呈鋸齒狀、尖峰狀;磁異常以南正北負為主，正負異常強度均較高，強度高達正負數千nT。且負異常強度大於正異常。正異常區在背景上有強條帶狀異常，部分正負伴生;負異常區強度高，呈條帶狀，走向近EW，部分地段有局部異常疊加，其異常的外圍邊界可能為石碌群第六層(QbS⁶)地層的邊界。而CSAMT則表現為，高阻抗相位、低卡尼亞電阻率、二維反演電阻率為低—中低阻等特徵。通過綜合物探資料分析，石碌群第六層西南部分(正異常區)淺部局部異常呈NW向展布，表明存在NW向地質體;而北東部分，異常大致東西展布，但地面磁場復雜，表明存在不同方向、形態的地質體。從不同高度磁場分析，石碌群第六層由淺到深，展布方向由NW逐步轉向東西，ΔT上延至500m後，該層反映為EW。

2)中區。位於測區中部，大致范圍見物探成果圖(圖9-6)，為石碌群第六層(QbS⁶)地層。物性主要表現為:磁性強度中強磁性且復雜變化，電阻率屬低—中低阻。

3)東區。位於測區東側，大致以53線1766點—58線3200點—64線4400點—60線6200點一線為界，面積約16km²。為二疊系和石炭系砂岩、千枚岩、灰岩、白雲岩等岩層，南部有花崗斑岩體侵入，物性主要表現為:磁性強度無—弱磁性且變化較小，電阻率屬中—高阻。

2.石碌復式向斜主向斜-成礦最有利部位

從物探成果平面圖(圖9-6)可見，物探推斷的石碌主向斜軸大致呈NW—SE向延伸，其向西的延伸為「北一」礦體，已施工的鑽孔(ZK1101，ZK1102，ZK1201，ZK1202，ZK1302，ZK1501，ZK1901等孔)見礦情況好，均位於這一向斜軸部及附近(圖9-7)。物探異常中，磁異常表現為正負過渡帶偏負值段;TEM表現為有下凹、凹中凸;CSAMT表現為低阻異常、高阻抗相位異常;重力有找礦意義異常沿這部位呈近EW向展布，如△G5，△G6，△G7，△G9，△G11等。所以物探推斷這一部位為本測區成礦的最有利部位。

3.重點找礦區

(1)找礦區圈定依據

石碌鐵礦賦存的位置表現出的物探異常主要有:主礦體范圍賦存於中-強磁性、中低電阻率的石碌群第六層地層內;礦體主要位於磁異常位於正負異常極大值之間，一般在零值線附近，且稍偏於負異常一側;礦體在瞬變電磁法(TEM)異常表現為感應電壓強烈，幅值大，在電壓剖面上表現為「彩虹」狀的異常形態特徵;在可控源音頻大地電磁法(CSAMT)異常表現為二維反演電阻率較低(一般<200Ω·m)且有阻抗相位異常(大於900mrad);局部有重力異常。

(2)重點找礦區的圈定

根據物探異常特徵，結合地質已知資料，圈定了5處重點找礦區，見表9-9和圖9-6。

表9-9 物探綜合推斷找礦遠景區一覽表

(五)性質不明的局部異常

對於CSAMT7，CSAMT8，TEM7，TEM8號低阻異常，其處於測區西南角雞心村的石炭系地層、花崗斑岩等岩體中，但相對應測區未見磁異常，也無深孔鑽探資料，經地質人員踏勘，總體上未見有價值的礦化現象，所以對這種些低阻異常推斷為岩體破碎、裂隙發育引起，但不排除礦致異常。故而把這些低阻異常定為性質不明異常，有待進一步深入研究和鑽探驗證。

㈤ 壓磁式測力裝置的原理

某些鐵磁材料受到外力作用時，引起導磁率變化現象，稱作壓磁效應。其逆效應稱作磁致伸縮效應。硅鋼受壓縮時，其導磁率沿應力方向下降，而沿應力的垂向增加;在受拉伸時，導磁率變化正好相反。如果在硅鋼疊片上開有4個對稱的通孔，孔中分別繞有互相垂直的兩個線圈，如壓磁元件工作原理，一個線圈為勵磁繞組，另一個為測量繞組。無外力作用時，磁力線不和測量繞組交鏈，測量繞組不產生感應電勢。當受外力作用時，磁力線分布發生變化，部份磁力線和測量繞組交鏈，並在繞組中產生感應電勢，且作用力愈大，感應電勢愈大。

測量力時可以直接在被測對象上布片組橋，也可以在彈性元件上布片組橋，使力通過彈性元件傳到應變片。常用的彈性元件有柱式、梁式、環式、輪輻等多種形式。

柱式彈性元件 通過柱式彈性元件表面的拉(壓)變形測力。應變片的粘貼和電橋的連接應盡可能消除偏心和彎矩的影響，一般將應變片對稱地貼在應力均勻的圓柱表面中部。柱式力感測器可以測量0.1~3000噸的載荷，常用於大型軋鋼設備的軋制力測量。

梁式彈性元件 類型有等截面梁、等強度梁和雙端固定梁等，通過梁的彎曲變形測力，結構簡單，靈敏度較高。

環式彈性元件 分為圓環式和八角環式。它也是通過元件的彎曲變形測力，結構較緊湊。實際應用如切削測力儀。

輪輻式彈性元件 輪幅式彈性元件受力狀態可分為拉壓、彎曲和剪切。前兩類測力彈性元件經常採用，精度和穩定性已達到一定水平，但是安裝條件變化或受力點移動，會引起難於估計的誤差。剪切受力的彈性元件具有對載入方式不敏感、抗偏載、側向穩定、外形矮等特點。

㈥ 表磁分布測量哪家的比較好

表磁分布測量裝置分析樣品二維可以用TD8410，分析樣品三維磁場分布可以用TD8411，我在展會上了解到的天恆測控廠家，測多極磁環，磁瓦，小型電機轉子等很好用。

㈦ 黑體輻射實驗裝置名稱叫什麼詳細點！

黑體輻射實驗
大學物理實驗
一,實驗目的
1,了解和掌握黑體輻射的光譜分布——普朗克輻射
定律
2,了解和掌握黑體輻射的積分輻射——斯忒藩玻爾
茲曼定律
3,了解和掌握維恩位移定律
難點:通過實驗掌握黑體輻射的光譜分布規律
重點:WGH—10黑體實驗儀的原理和使用方法

固體或液體,在任何溫度下都在發射各種波長的電磁波,這種由於物體中的分子,原子受到激發而發射電磁波的現象稱為熱輻射.所輻射電磁波的特徵僅與溫度有關.
固體在溫度升高時顏色的變化
1400
K
物體輻射總能量及能量按波長分布都決定於溫度.
800
K
1000
K
1200
K
1. 熱輻射現象
二,實驗原理
絕對黑體:若物體在任何溫度下,對任何波長的輻射能的吸收比都等於1,則稱該物體為絕對黑體,簡稱黑體.
2. 黑體輻射實驗規律
不透明的材料製成帶小孔的的空腔,可近似看作黑體.
研究黑體輻射的規律是了解一般物體熱輻射性質的基礎.
測定黑體輻出度的實驗簡圖
P
L2
B2
A
L1
B1
C
A為黑體
B1PB2為分光系統
C為熱電偶
1700K
1500K
1300K
1100K
0 1 2 3 4 5
絕對黑體的輻出度按波長分布曲線
實驗曲線
維恩經驗公式
問題:如何從理論上找到符合實驗曲線的函數式
3. 普朗克量子假設
這個公式與實驗曲線波長短處符合得很好,但在波長很長處與實驗曲線相差較大.
瑞利--金斯經驗公式
這個公式在波長很長處與實驗曲線比較相近,但在短波區,按此公式, 將隨波長趨向於零而趨向無窮大的荒謬結果,即"紫外災難".
維恩公式和瑞利-金斯公式都是用經典物理學的方法來研究熱輻射所得的結果,都與實驗結果不符,明顯地暴露了經典物理學的缺陷.黑體輻射實驗是物理學晴朗天空中一朵令人不安的烏雲.
為了解決上述困難,普朗克利用內插法將適用於短波的維恩公式和適用於長波的瑞利-金斯公式銜接 起來,提出了一個新的公式:
普朗克常數
這一公式稱為普朗克公式.它與實驗結果符合得很好.
o
實驗值
/μm
維恩線
瑞利--金斯線
紫
外
災
難
普
朗
克
線
1
2
3
4
5
6
7
8
普朗克公式還可以用頻率表示為:
普朗克得到上述公式後意識到,如果僅僅是一個僥幸揣測出來的內插公式,其價值只能是有限的.必須尋找這個公式的理論根據.他經過深入研究後發現:必須使諧振子的能量取分立值,才能得到上述普朗克公式.
能量子假說:輻射黑體分子,原子的振動可看作
諧振子,這些諧振子可以發射和吸收輻射能.但是這些諧振子只能處於某些分立的狀態,在這些狀態中,諧振子的能量並不象經典物理學所允許的可具有任意值.相應的能量是某一最小能量ε(稱為能量子)的整數倍,即:ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n為正整數,稱為量子數.
對於頻率為ν的諧振子最小能量為
能量
量子
經典
振子在輻射或吸收能量時,從一個狀態躍遷到另一個狀態.在能量子假說基礎上,普朗克由玻爾茲曼分布律和經典電動力學理論,得到黑體的單色輻出度,即普朗克公式.
能量子的概念是非常新奇的,它沖破了傳統的概念,揭示了微觀世界中一個重要規律,開創了物理學的一個全新領域.由於普朗克發現了能量子,對建立量子理論作出了卓越貢獻,獲1918年諾貝爾物理學獎.
黑體的輻出度與黑體的絕對溫度四次方成正比:
(1) 斯特藩-玻耳茲曼定律
根據實驗得出黑體輻射的兩條定律:
熱輻射的功率隨著溫度的升高而迅速增加.
斯特藩常數
對於給定溫度T ,黑體的單色輻出度 有一
最大值,其對應波長為 .
熱輻射的峰值波長隨著溫度的增加而向著短波方向移動.
(2) 維恩位移定律
例 試從普朗克公式推導斯特藩-玻爾茲曼定律
及維恩位移定律.
解:在普朗克公式中,為簡便起見,引入
則
黑體的總輻出度:
其中:
普朗克公式可改寫為:
由分部積分法可計算:
所以
可見由普朗克公式可以推導出斯特藩-玻爾茲曼定律.
為了求出最大輻射值對應的波長 ,可以由普朗克公式得到 滿足:
經整理得到
令
有
這個方程通過迭代法解得
即
可見由普朗克公式可推導得出維恩位移定律.
三,實驗儀器
WGH—10黑體實驗裝置(包括光源,電源)
電腦及配套數據處理軟體
WGH-10型黑體實驗裝置,由光柵單色儀,接收單元,掃描系統,電子放大器,A/D採集單元,電壓可調的穩壓溴鎢燈光源,計算機及輸出設備組成.該設備集光學,精密機械,電子學,計算機技術於一體.光路圖如圖 :
接收器
白板
黑體
光柵
黑體修正
本實驗用溴鎢燈的鎢絲作為輻射體,由於鎢絲燈是一種選擇性的輻射體,與標准黑體的輻射光譜有一定的偏差,因此必須進行一定修正.鎢絲燈輻射光譜是連續光譜,其總輻射本領 由下式給出:
式中 為鎢絲的溫度為T 時的總輻射系數,其值為該溫度下鎢絲的輻射強度與絕對黑體的輻射強度之比:
鎢絲燈的輻射光譜分布 為:
通過鎢絲燈的輻射系數及測得的鎢絲燈輻射光譜,用以上公式即可將鎢絲燈的輻射光譜修正為絕對黑體的輻射光譜,從而進行黑體輻射定律的驗證.
本實驗通過計算機自動掃描系統和黑體輻射自動處理軟體,可對系統掃描的譜線進行傳遞修正以及黑體修正,並給定同一色溫下的絕對黑體的輻射譜線,以便進行比較驗證.溴鎢燈的工作電流與色溫對應關系如下:
不同的儀器溴鎢燈的工作電流與色溫的對應關系不同,對應關系表格編號應與溴鎢燈的儀器編號相同.
2940
2.50
2860
2.30
2770
2.20
2680
2.10
2600
2.00
2550
1.90
2500
1.80
2450
1.70
2400
1.60
2330
1.50
2250
1.40
色溫(K)
電流(A)
溴鎢燈工作電流與色溫對應關系表(表1)
四,實驗內容
1,打開黑體輻射實驗系統電控箱電源及溴鎢燈電源開關.
溴鎢燈電源開關
電控箱電源開關
2,打開顯示器電源開關及計算機電源開關啟動計算機.
3,雙擊"黑體"圖標進入黑體輻射系統軟體主界面, 此時儀器進入自到檢零狀態.
雙擊
設置:
"工作方式"——"模式"為"能量","間隔"為"1nm"
"工作范圍"——"起始波長"為"800.0nm","終止波長"為"2499.9nm","最大值"為"4000.0","最小值"為"0.0" .("最大值"與狹縫寬度有關,寬度越大,能量越大,"最大值"最多能調節為"10000")
狹縫寬度調節旋鈕
"傳遞函數"為
"修正為黑體 "為
去掉這兩個選項
4,選擇溴鎢燈色溫為2940K對應的工作電流,點擊單程掃描記錄溴鎢燈光源全譜(不含傳遞函數和黑體修正).
得到如圖所示的掃描線,然後計算傳遞函數
選擇計算傳遞函數
軟體中存了一條色溫為2940K的溴鎢燈的標准能量線
5,點擊"傳遞函數","修正為黑體"為
√
6.在表1中任選一工作電流,點擊黑體掃描,輸入相對應的色溫,記錄溴鎢燈光源在傳遞函數修正和黑體修正後的全譜存於寄存器-內 ,然後歸一化,如圖所示.
選擇歸一化
7,改變溴鎢燈工作電流,在表1中任選4個電流值,分別進行黑體掃描,輸入相應的色溫,記錄全譜,並分別存於其餘4個寄存器內.
8,分別對各個寄存器內的數據進行歸一化.
寄存器選擇
五,實驗數據及數據處理
1,驗證普朗克輻射定律(取五個點,每條曲線上取一個).
打開五個寄存器中的數據,顯示五條能量曲線.
選擇驗證黑體輻射菜單中的普朗克輻射定律
選擇
在界面彈出的數據表格中點擊計算按鈕.
單擊
設計表格,記錄數據.注:為了減小誤差,選取曲線上能量最大的那一點.
1259.3
1382.2
1517.6
1775.7
2441.4
實( )
1256.3
1390.4
1520.9
1782.9
2448.8
理( )
2500
2550
2600
2680
2860
色溫T(K)
1196
1136
1178
1082
1072
波長 (nm)
5
4
3
2
1
表2:
的理論值與實測值相差不大
2,驗證斯忒藩-玻耳茲曼定律.
選擇黑體輻射定律菜單下斯忒藩-玻耳茲曼定律.
選擇
選擇5個寄存器中的數據,再單擊確定.
選擇
單擊
相對誤差=1.16%
3,驗證維恩位移定律 .
選擇驗證黑體輻射定律菜單下維恩位移定律.
選擇5個寄存器中的數據,再單擊確定.
選擇
選擇
單擊
相對誤差=1.97%
4,將以上所測輻射曲線與絕對黑體的理論曲線進行
比較並分析之 (在同一色溫下).

㈧ 鋼筋保護層測量儀的原理是什麼/

㈨ （2007廣東）如圖為裝置的垂直截面圖，虛線A1A2是垂直截面與磁場區邊界面的交線，勻強磁場分布在A1A2的