黑体实验装置wgh10

Ⅰ 黑体辐射实验为什么用溴钨灯

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).
除了热辐射外，物体表面还会反射外界射来得电磁波。有的物体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比别的东西看起来黑一些，假设有一类这样的物体，完全不能反射电磁波，我们就称做为绝对黑体，简称黑体辐射。

Ⅱ 黑体辐射实验是怎么做的

对，铁盒子当然会放出辐射的，只要高于绝对零度的物体都会产生辐射的。

Ⅲ 为什么当年双缝干涉延迟实验让科学家感到恐怖

如果要结论，那就是：现在的选择可以改变过去、当下的选择能够决定 历史 。

这个推理过程，有些烧脑。但这毕竟是几十年前或上百年前的理论。所以，现代人理解起来应该没啥问题。如果还是理解不了，那只能说我讲得不够清晰。

必须要理解的一个问题是：光是一种波，还是一种粒子？

杨氏双缝实验，证明光就是一种波

先是，麦克斯韦用方程解出了电磁波；再是，大家发现电磁波的速度与光的速度一样；于是，合理推测：光就是一种电磁波。所以，光是一种波。

理论上没问题。但理论需要试验来验证。物理不是数学，总有不讲理的地方。一个牛人跑得跟兔子一样快，那你能说他就是一种兔子吗？所以，证明牛人是不是兔子，还需要试验，起码你得证明他有四条腿、还有短尾巴。

1803年的时候，英国人托马斯•杨做了著名的双缝实验。当时的实验工具非常粗糙。光源是一个点燃的蜡烛，蜡烛后面是一块遮挡板，遮挡板后面是一个屏幕。在遮挡板上开了两个缝隙，蜡烛的光只能透过这两个缝隙，才能打到后面的屏幕上。

于是，神奇的一幕发生了。屏幕上形成了明暗相间、循环有序的条纹。这说明什么？这说明光是以波的形式通过两条缝隙的，然后两组光波在屏幕上形成干涉。波峰与波峰相遇则正好叠加、波峰与波谷相遇则正好抵消。

所以，光是一种波，像水波一样。

普朗克到爱因斯坦，证明光是一种粒子

黑体辐射中的黑体，就是它不反射光，只发出自己的光。像太阳、烧红的老铁、黑暗中的人体，都可以 近似 为黑体。黑体发出的光，全是因为它的热量，也就是一种热辐射。

但是，问题出现了。在给定温度下，黑体发出去的光，它的频率形成了一条谁也无法解释的曲线。

你把光当成一种电磁波，然后用统计力学进行计算，却死活解不出黑体发光的方程来。

于是，普朗克出手，他只看曲线、只用数学，硬是凑出了一个方程。但是，要满足这个方程，需要一个前提条件，那就是：黑体发出去的光，必须是一份一份的。简单说，就是黑体辐射出来的光，不是像波一样，是连续的，而是像子弹一样，射出来的。

所以，黑体辐射的解释就是：黑体辐射出来的光，是一份一份的。

同时，物理学家又发现了一个奇怪的现象：一束光打在金属板上的时候，金属板就会向外发射出电子。解释起来很简单，光是一种电磁波，电磁波是有能量的，电磁波的能量推动电子，电子就被打了出去。但问题是电子怎么跑，与光的强度没关系，只跟光的颜色有关系。用物理量来说，就是跟光的频率有关系。高频率的绿光和蓝光，无论强度多弱，电子都会被打出去；低频率的红光，无论强度多强，电子都不会被打出去。

光是一种电磁波，电磁波的能量只跟光的强度有关系，跟频率没啥关系。所以，应该是强度越高、能量越高，然后电子就被打出去越多。但是，电子能不能被打出去，跟光波的强度却没啥关系，只跟光的频率有关系。所以，电磁波解释不了这个问题。

而接下来，就是爱因斯坦出手了。

爱因斯坦认为非但黑体辐射发出来的光是一份一份的，只要是光，它就是一份一份的。光不是连续的一片波，而是由一个一个的光子组成的。每个光子的能量，是它的频率乘以普朗克常数。所以，频率越高，能量就越高。至于光波的强度，不重要的。重要的是光的频率，频率足够、光子的能量才够，自然可以把电子打出去。从中可以推理出来：光是粒子的，像子弹一样。

光到底是什么：波粒二象性

接下里肯定要问：光到底是波动的还是粒子的。你可以认为：光子形成的光，是波动的，就像水分子聚合成的水一样：而单个光子，是粒子的，就像射出去的子弹一样。

但是，后来把杨氏双缝实验精确到单个电子的程度，它却仍旧表现出波的属性。

中间还有各种实验，也有各种理论推理，一笔带过。一个叫德布罗意的物理学家提出了一个洞见，那就是：电子和光子一样，都具有波动性，而且一切物质都有波动性。你之所以看不到物质的波动，是因为波动太小，观察不到。比如一个质量为3千克的球，以每秒10米的速度运动，根据计算，它的波长是10的负35次方米。

所以，光具有波粒二象性。

1961年，物理学家用单个电子做成了杨氏双缝实验。实验结果：你就是每次只发射一个电子，积累的电子多了，屏幕上还是会出现干涉条纹。

如果电子是粒子的，那么屏幕后面就应该像打靶的靶纸一样，怎么也不可能出现干涉条纹。所以，唯一的解释就是单个电子同时通过了两个缝隙：它既在这里也在那里。

烧脑了吧。但，以上只需要记住一个结论，就是：世界是由原子组成的，原子就有波粒二象性。

接着，更烧脑的问题和实验有出现了。

到底什么时候是波、到底什么时候是粒子

你在杨氏双缝实验的屏幕后面，各放一台探测仪，盯着单个缝隙，看光子到底怎么运动。这时候，会出现什么情况？光子就像子弹一样从一个缝隙中射了出来，屏幕上也没出现干涉条纹，它表现为粒子性，而不是波动性。

如果在实验中没有屏幕，就用两个探测器分别盯着两个缝隙，那光子就或者从这个缝隙中通过、或者从那个缝隙中通过，光子表现为粒子性。

如果在实验中放上屏幕，屏幕挡住了两个探测器的观察视角，那光子就会同时从两个缝隙中通过，然后在屏幕上形成干涉条纹。

你这是怎么回事？

我这么观察的时候，你光子就是波动的，在屏幕上形成了干涉条纹；我那么观察的时候，你光子就是粒子性的，像子弹一样飞了过来。

也就是说，光子到底表现为波动性，还是粒子性，完全取决于我的观察。是波动、还是粒子，光子说：我都可以，看你喜欢。你放块屏幕在后面，那我就给你波动出干涉条纹来；你放个探测器盯着我看，那我就给你做出粒子运动来。

延迟选择的猜想和试验

于是，在上世纪70年代末，物理学家惠勒提出了一个延迟实验。简单说：开始不放屏幕，就是盯着缝隙，相当于盯着光子怎么运动；等你光子完全通过双缝之后，再突然放上屏幕，看你还能不能波动出干涉条纹来。

实验很多，各种复杂的设计和先进的仪器都用上了，因为物理学家一定要往死折腾光子。

太复杂的操作设计不解释了，大体步骤可以做如下概括：

双缝后面不放置屏幕，分别用探测仪盯着两个缝隙：这时候光子肯定会像子弹一样，或从这个缝隙射出、或从那个缝隙射出；

在这个过程中，光子表现为粒子性；

等光子像子弹一样通过双缝之后，这时候它肯定不能调头、也不能重来了，然后再突然把屏幕放上，观察光子到底会在屏幕上留下什么。

这么折腾光子，你让光子情何以堪？我到底该表现为波动性、还是该表现为粒子性？

光子不能调头、不能重来、更不能耍无赖，所以它只能像子弹一样射过来，屏幕上就会呈现子弹扫射的样貌。然而，并没有，干涉条纹在屏幕上出现了。

也就是说，光子是同时通过双缝的、是波动过来的。我们的观测改变了光子的 历史 轨迹。

用一个通俗点儿的例子，来解释这个问题：

老师点名的时候，我肯定要到课堂听课；老师不点名的时候，我肯定要到球场打球；到底是上课还是打球，取决于老师点名或不点名的信息。

开始，老师说不点名，所以我换上了运动服、去了球场打球。突然，老师又说点名了，而我却已经穿着正装、坐在课堂听课了。

之前的换上正装、到课堂听课，之前的换上运动服、去球场打球，这段“ 历史 ”到底会是哪一个，完全取决于现在的老师现在是不是要点名。

现在的选择可以改变过去。

如果这个例子的时间尺度还不够大，那就用惠勒提出的设想：

一个距离地球十亿光年的星系，它的星光被爱因斯坦的引力透镜分成了两束，在十亿年后各自到达了地球。引力透镜就相当于杨氏双缝实验中的双缝。只不过这个缝隙有点儿大。

如果我们单独观察一束光，那么它就是单独过来的，它是以粒子的形式走过来的。

如果在地球支上一个屏幕，那么两束光就合在一起，它是以波动的形式走过来的。

这是不是说：我们的行动，能够决定光子十亿年前出发时候的状态，是波动的还是粒子的？

当下的选择能够决定 历史 。

但是，还不需要过分担忧。

首先，这只停留在微观粒子层面；其次，选择只能决定光子当初是波动还是粒子；第三，选择并没有改变光的运动方向。可以得到的洞见是：我们可能需要对过去和未来做出新的思考，怀疑其是不是一种错觉。

如果说宇宙不是完美的，它有BUG（漏洞），你信么？双缝干涉实验似乎一步步地发现了这个宇宙“漏洞"

双缝干涉实验是什么？

当我们在水中丢下一块石头，那么水面就会产生波纹，如果同时丢下两块石头，两个水波之间就能够出现交叉的干涉条纹。这就是波能够互相干涉的特征。

双缝干涉实验既在一个光源前放置一个开了两条缝隙的不透明挡板，挡板后面再放置一个能够观测到的背景。当我们打开光源，会看到背景上出现明暗相间的条纹，这就是简单的双缝干涉实验。 这个实验证明了光是一种波！ 因为光在穿过两条缝隙后产生只有波特有的干涉，相反的波被抵消，相向的波被增强，导致背景上明暗相间的条纹。（日常生活中主动降噪耳机就是利用了这个原理，用相反的声波抵消了噪音）

下面我们把实验升级一下，光源变得非常小，背景换成高灵敏高分辨的底片。打开光源后，一开始我们看到了无数随机分布的小点，随后这些小点越来越多最终形成明暗相间的条纹！实验升级后证明光是一种粒子并且还具备波的特征 ， 也就是光的 波粒二象性 ！

双缝干涉延迟实验

虽然双缝干涉实验已经让人赞不绝口，不过科学家们还是在这个实验上再次升级。将光源变成一次发射一粒的电子！电子要通过这块挡板只能随机通过两条缝隙。

我们知道，要干涉就必须有对象，没有对象怎么被干涉？然而这一次实验结果出事了，即便单个电子在随机穿过两条缝隙后依然在最后形成了干涉条纹。

这个结果震惊了科学界！为什么单个电子能够自我干涉？难道他还有一个分身？更诡异的是当我们观察电子是通过哪一条缝隙时，干涉条纹消失了。当取消观察时，干涉条纹又神奇的出现了！冥冥中仿佛有一双眼睛窥视着我们，只能让我们看到电子穿越缝隙的路径（粒子特征）或者电子的干涉条纹（波特征）其中之一！

双缝干涉之延迟选择量子擦除

看到这里，你也许认为上面的实验会有很多未知的漏洞，我们观察电子时已经打扰了电子的正常运动导致电子属性改变，只是我们没有办法找出这个因素。接下来科学家用更加复杂精密的方法来做双缝实验。将一个光子分离成一对纠缠的光子A和B（纠缠的量子能够无视距离影响对方）

AB分别做双缝干涉实验（互不影响的环境），而B距离感应屏比A远，这样 A会比B要先到达感应屏 。当我们在B实验中放置相机观测到B通过双缝的路径时，A实验的干涉图像消失，显然，纠缠的两个光子是互相影响了，B得不到的波属性A也得不到。接下来，我们通过技术手段把B获得的路径信息擦除,然后A和B都出现了干涉条纹。这里就出现了两个个非常诡异的现象。 测量到光子的路径信息只是"泄露”，没有主管观意识去查看，干涉条纹会消失！把这个路径信息擦除掉，干涉条纹又会出现！

更诡异的是，实验中我们设定从B获得路径信息时，A早就已经到达了感应屏形成了图像！这时候擦除B的路径信息，A感应屏已经"拍好照"的图像会鬼魅般地变成干涉条纹！

让人难以理解的“宇宙程序”

很多人一开始认为，观察光子路径就是人类意识干预了实验。不过我们从最后一个实验得知，在延迟选择实验中，测量到的路径信息，你看与不看，宇宙程序它已经认定了你泄露了天机！光子波动属性就被隐藏了！我们得不到干涉图像。如果我们把这个泄露的天机抹除掉，宇宙程序马上修复了光子的波动性，让我们得到了干涉图像。没想到的是，我们人类在实验室上利用量子纠缠钻了个空子，让图像形成之后再得到路径信息。接着我们再去选择是泄露还是擦除，宇宙程序任然按照原来的指令执行了。让已经形成的图像变了回去（曾经不干涉的光子，在曾经又干涉了。这话很绕）？这是不是意味着我们找到了一个宇宙程序的BUG，用现在的决定，改变了过去！还是另有其他原因？我们生存的宇宙，这个看不到边无比真实的世界，难道是一个设定好的“程序”？或者说宇宙这个看似无比完美运行的世界其实还有一些漏洞。如果人类将来利用这些漏洞未来的世界会发展成什么样子？

很多人听过双缝干涉实验后会认为“玄之又玄”，于是有了“遇事不决量子力学”。实际上，量子力学是人类了解宇宙底层逻辑的敲门砖，而双缝干涉实验则是量子力学核心的显现，下面我聊聊双缝干涉实验到底多“诡异”，它揭示了宇宙哪些核心？

薛定谔的猫、上帝掷骰子、平行宇宙哪来的？

由于量子太过抽象，因此我们把量子现象过渡薛定谔的猫，再回到双缝干涉实验就容易理解了。这是薛定谔给我们理解量子力学的好例子。

话说啊，有个封闭的盒子里面装一只猫，然后一个量子装置连着毒药瓶，猫的生死取决于量子性质，如果量子发生衰变猫死，反之则没事。换句话说，猫的生死间接表现了量子的性质。实验的问题是猫最后是死的，还是活的？

各路大佬都说出了自己的看法，主流看法有三个：

哥本哈根学派，波尔：这是只 量子猫，它在盒子里的概率是100%的可能性是活的，同时100%可能性是死的，两种状态同时存在，叠加在一起，当你打开盒子一瞬间，猫的生死才会表现出来，生死的结果是随机的。

爱因斯坦、薛定谔：猫50%是死的，50%是活的，我们打开盒子之前它就已经死了，或者还活着，我们打开盒子看到的是结果，而不是诱发结果。

爱因斯坦：波尔，按你的意思是打开盒子时，上帝发现有人要来看结果了，赶紧摇号决定了猫的生死？

波尔：你别管上帝能干什么！

休·埃弗雷特：安静安静，我还没说呢！首先波尔的叠加态我是认同的，但是100%+100%=200%，打开盒子前与打开盒子后应该守恒才对，因此我认为如果打开盒子时猫死了，那么活着的猫应该存在于另外一个世界中——平行宇宙。

爱因斯坦、薛定谔、波尔：你厉害， 我们竟然不知道如何证明你说的是错的！

故事先到这里，看得懂看不懂没关系，先说结果：波尔是对的！而平行宇宙证明不了，最多算假说。在这个故事中有几点很重要：

1. 猫即死又活的状态——叠加态

2.打开盒子意味着观测， 观测会让叠加态随机坍缩为单一状态 。（上帝摇号！）

3.前两点， 打开前与打开后，还隐含了波粒二象性。 （下面再说）

光到底是什么？——双缝干涉的“诡异”

接下来我们看双缝干涉，这事要先从牛顿说起，源于一个看似简单，然而谁都答不上来的问题——光是什么东西？

图：牛顿三棱镜实验

牛顿作为当代学霸，为光学做出了不少贡献，比如阳光是由多种光混合而成的三棱镜实验就是他搞出来的。他认为光又能反射，还折射，运动轨迹会改变，就像乒乓球扔墙上会反弹回来，因此它最小的单位应该是粒子。

十九世纪，托马斯·杨反击牛顿，他只干了一件事，让一束光通过了两条小缝，后面有块感应屏。“按照牛顿的说法”这个实验的结果应该是两条条纹，如下面：

实际上却出现了下面的结果：

于是老杨说光就像下面的水波一样，其实波：

通过缝隙的光波变成了两个波，两个波接触干涉，出现和水一样的现象，于是在屏幕上显示出干涉条纹。

这就是双缝干涉实验，但是诡异的事情是量子力学的双缝干涉实验。

好景不长，随着黑体辐射实验，普朗克发现光能量是一份一份不连续的，爱因斯坦发现光电效应，即光与原子作用时是以粒子的形式交换能量的。于是大家重新审视双缝实验，对它进行升级。

既然光是一粒一粒的，那么我们把光子一粒粒通过双缝会发生什么？（实际实验用的是电子，道理是一样的）

大佬们很快地照着两条缝像机关枪一样发射一梭子电子，显示屏上随机出现大量的粒子，但站远点看这些粒子同样组成了干涉条纹。既然是粒子，为何会发生干涉？

于是有人认为一大堆电子在一起挤来挤去的所以发生了干涉，有点像儿童乐园里的海洋球，当你跳进去，海洋球虽然是一粒一粒的，但是会像波一样往向外扩散，于是就有了虽然是粒子但同样会发生干涉。但真的只是这样吗？

图：实验结果

科学家再次做了实验，改成了“手枪式”发射，“啪”打一发电子，电子到达了感应屏，再打下一发，杜绝了两个电子在运动时发生干涉。然而科学家懵了，快点打和慢点打，结果是一样的，屏幕还是出现了波动性，才会出现的干涉条纹，而不是两条条纹！也就是说单个电子发生了干涉，那么它和谁干涉呢？就两个缝，它只能选一个穿过，另一个缝没有电子出来，上哪干涉去？

为了解决了问题，大佬们就在实验中安上了光电探测器“去看它”，看看电子是如何完成干涉的！结果发现电子老老实实的在感应屏上形成了两条条纹。大家：上帝，告诉我发生了什么！

上面的故事已经给了答案：波粒二象性

先按不靠谱的平行宇宙理论来解释：你不看时，电子即从A缝过去，又从B缝过去，然后发生了干涉，你可以理解为量子出现了一个分身。如果你去看它，宇宙就分裂了，如果电子从A缝进入，那么平行宇宙中的电子就从B进入，是我们去探测引起了宇宙的分裂，导致处于两个宇宙中的电子（分身）无法形成干涉。

波尔的解释：前半段和平行宇宙一样，电子处于叠加态，这是一个波的状态，但当你去看它，就随机坍缩成了粒子态。

爱因斯坦：无法解释！肯定有什么我们还没弄清楚的，反正上帝是不会摇号的。

图：我们印象中电子在原子中是这样的

图：实际上它是这样的，因此也叫电子云，具有概率性、波动性。

到目前的科学研究成果来看，波尔是对的。量子具有波粒二象性，这是量子力学的核心。一个电子同时具有波与粒子的性质。

当它没有坍缩成粒子时，虽然也是以单个粒子发射，但波的性质也在发挥着作用，当你发单个电子就类似于发射出水波，你发射了一堆电子，其实就是在发射一堆波，这些波都会按着干涉后的结果显示在感应屏上。当你探测电子，它坍缩成单独的粒子性质，所以一堆电子打出去，没有发生干涉，只出现两条条纹。

如果不理解量子的性质就会觉得，我不看出现干涉条纹，我看了却不干涉了，似乎有点“恐怖”，理解了就理所当然了，量子力学是目前人类发现的宇宙最底层的逻辑，它可以解释宇宙起源，大到宇宙的构成，小到组成宇宙最小结构的粒子的形成。

Ⅳ 普朗克黑体辐射实验中，是如何靠改变电流来改变色温的具体的关系是什么

通过WGH-10型黑体实验装置,由光栅单色仪,接收单元,扫描系统,电子放大器,A/D采集单元,电压可调的稳压溴钨灯光源来改变色温

Ⅳ 做黑体辐射实验时怎么控制波长大小

由图可知，随温度的降低，相同波长的光辐射强度都会减小；同时最大辐射强度向右侧移动，即向波长较长的方向移动；
故答案为：减少、较长．

Ⅵ 黑体辐射实验的实验原理

早在1859年，德国物理学家基尔霍夫在总结当时实验发现的基础上，用理论方法得出一切物体热辐射所遵从的普遍规律：在相同的温度下，各辐射源的单色辐出度Mi（λ，T）与单色吸收率αi（λ，T）成正比，其比值对所有辐射源（i=1，2，┄）都一样，是一个只取决于波长λ和温度T的普适函数。而黑色物体对可见光能强烈吸收，则当获取能量时也应有在可见光区的强烈辐射，因而从黑体辐射的角度研究确定普适函数的具体形式就具有极大的吸引力。显然，如果单色吸收率αi（λ，T）=1，则该辐射源的单色辐出度Mi（λ，T）就是要研究的普适函数。而αi（λ，T）=1的辐射体就是绝对黑体，简称黑体。黑体的辐射亮度在各个方向都相同，即黑体是一个完全的余弦辐射体，辐射能力小于黑体，但辐射的光谱分布与黑体相同的温度辐射体称为灰体。任何物体，只要其温度在绝对零度以上，就向周围发射辐射，这称为温度辐射; 只要其温度在绝对零度以上，也要从外界吸收辐射的能量。处在不同温度和环境下的物体，都以电磁辐射形式发出能量，而黑体是一种完全的温度辐射体，即任何非黑体所发射的辐射通量都小于同温度下的黑体发射的辐射通量；并且，非黑体的辐射能力不仅与温度有关，而且与表面的材料的性质有关，而黑体的辐射能力则仅与温度有关。在黑体辐射中，存在各种波长的电磁波，其能量按波长的分布与黑体的温度有关。

Ⅶ 黑体辐射实验装置名称叫什么详细点！

黑体辐射实验
大学物理实验
一,实验目的
1,了解和掌握黑体辐射的光谱分布——普朗克辐射
定律
2,了解和掌握黑体辐射的积分辐射——斯忒藩玻尔
兹曼定律
3,了解和掌握维恩位移定律
难点:通过实验掌握黑体辐射的光谱分布规律
重点:WGH—10黑体实验仪的原理和使用方法

固体或液体,在任何温度下都在发射各种波长的电磁波,这种由于物体中的分子,原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射.所辐射电磁波的特征仅与温度有关.
固体在温度升高时颜色的变化
1400
K
物体辐射总能量及能量按波长分布都决定于温度.
800
K
1000
K
1200
K
1. 热辐射现象
二,实验原理
绝对黑体:若物体在任何温度下,对任何波长的辐射能的吸收比都等于1,则称该物体为绝对黑体,简称黑体.
2. 黑体辐射实验规律
不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体.
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础.
测定黑体辐出度的实验简图
P
L2
B2
A
L1
B1
C
A为黑体
B1PB2为分光系统
C为热电偶
1700K
1500K
1300K
1100K
0 1 2 3 4 5
绝对黑体的辐出度按波长分布曲线
实验曲线
维恩经验公式
问题:如何从理论上找到符合实验曲线的函数式
3. 普朗克量子假设
这个公式与实验曲线波长短处符合得很好,但在波长很长处与实验曲线相差较大.
瑞利--金斯经验公式
这个公式在波长很长处与实验曲线比较相近,但在短波区,按此公式, 将随波长趋向于零而趋向无穷大的荒谬结果,即"紫外灾难".
维恩公式和瑞利-金斯公式都是用经典物理学的方法来研究热辐射所得的结果,都与实验结果不符,明显地暴露了经典物理学的缺陷.黑体辐射实验是物理学晴朗天空中一朵令人不安的乌云.
为了解决上述困难,普朗克利用内插法将适用于短波的维恩公式和适用于长波的瑞利-金斯公式衔接 起来,提出了一个新的公式:
普朗克常数
这一公式称为普朗克公式.它与实验结果符合得很好.
o
实验值
/μm
维恩线
瑞利--金斯线
紫
外
灾
难
普
朗
克
线
1
2
3
4
5
6
7
8
普朗克公式还可以用频率表示为:
普朗克得到上述公式后意识到,如果仅仅是一个侥幸揣测出来的内插公式,其价值只能是有限的.必须寻找这个公式的理论根据.他经过深入研究后发现:必须使谐振子的能量取分立值,才能得到上述普朗克公式.
能量子假说:辐射黑体分子,原子的振动可看作
谐振子,这些谐振子可以发射和吸收辐射能.但是这些谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中,谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值.相应的能量是某一最小能量ε(称为能量子)的整数倍,即:ε, 1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数,称为量子数.
对于频率为ν的谐振子最小能量为
能量
量子
经典
振子在辐射或吸收能量时,从一个状态跃迁到另一个状态.在能量子假说基础上,普朗克由玻尔兹曼分布律和经典电动力学理论,得到黑体的单色辐出度,即普朗克公式.
能量子的概念是非常新奇的,它冲破了传统的概念,揭示了微观世界中一个重要规律,开创了物理学的一个全新领域.由于普朗克发现了能量子,对建立量子理论作出了卓越贡献,获1918年诺贝尔物理学奖.
黑体的辐出度与黑体的绝对温度四次方成正比:
(1) 斯特藩-玻耳兹曼定律
根据实验得出黑体辐射的两条定律:
热辐射的功率随着温度的升高而迅速增加.
斯特藩常数
对于给定温度T ,黑体的单色辐出度 有一
最大值,其对应波长为 .
热辐射的峰值波长随着温度的增加而向着短波方向移动.
(2) 维恩位移定律
例 试从普朗克公式推导斯特藩-玻尔兹曼定律
及维恩位移定律.
解:在普朗克公式中,为简便起见,引入
则
黑体的总辐出度:
其中:
普朗克公式可改写为:
由分部积分法可计算:
所以
可见由普朗克公式可以推导出斯特藩-玻尔兹曼定律.
为了求出最大辐射值对应的波长 ,可以由普朗克公式得到 满足:
经整理得到
令
有
这个方程通过迭代法解得
即
可见由普朗克公式可推导得出维恩位移定律.
三,实验仪器
WGH—10黑体实验装置(包括光源,电源)
电脑及配套数据处理软件
WGH-10型黑体实验装置,由光栅单色仪,接收单元,扫描系统,电子放大器,A/D采集单元,电压可调的稳压溴钨灯光源,计算机及输出设备组成.该设备集光学,精密机械,电子学,计算机技术于一体.光路图如图 :
接收器
白板
黑体
光栅
黑体修正
本实验用溴钨灯的钨丝作为辐射体,由于钨丝灯是一种选择性的辐射体,与标准黑体的辐射光谱有一定的偏差,因此必须进行一定修正.钨丝灯辐射光谱是连续光谱,其总辐射本领 由下式给出:
式中 为钨丝的温度为T 时的总辐射系数,其值为该温度下钨丝的辐射强度与绝对黑体的辐射强度之比:
钨丝灯的辐射光谱分布 为:
通过钨丝灯的辐射系数及测得的钨丝灯辐射光谱,用以上公式即可将钨丝灯的辐射光谱修正为绝对黑体的辐射光谱,从而进行黑体辐射定律的验证.
本实验通过计算机自动扫描系统和黑体辐射自动处理软件,可对系统扫描的谱线进行传递修正以及黑体修正,并给定同一色温下的绝对黑体的辐射谱线,以便进行比较验证.溴钨灯的工作电流与色温对应关系如下:
不同的仪器溴钨灯的工作电流与色温的对应关系不同,对应关系表格编号应与溴钨灯的仪器编号相同.
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
色温(K)
电流(A)
溴钨灯工作电流与色温对应关系表(表1)
四,实验内容
1,打开黑体辐射实验系统电控箱电源及溴钨灯电源开关.
溴钨灯电源开关
电控箱电源开关
2,打开显示器电源开关及计算机电源开关启动计算机.
3,双击"黑体"图标进入黑体辐射系统软件主界面, 此时仪器进入自到检零状态.
双击
设置:
"工作方式"——"模式"为"能量","间隔"为"1nm"
"工作范围"——"起始波长"为"800.0nm","终止波长"为"2499.9nm","最大值"为"4000.0","最小值"为"0.0" .("最大值"与狭缝宽度有关,宽度越大,能量越大,"最大值"最多能调节为"10000")
狭缝宽度调节旋钮
"传递函数"为
"修正为黑体 "为
去掉这两个选项
4,选择溴钨灯色温为2940K对应的工作电流,点击单程扫描记录溴钨灯光源全谱(不含传递函数和黑体修正).
得到如图所示的扫描线,然后计算传递函数
选择计算传递函数
软件中存了一条色温为2940K的溴钨灯的标准能量线
5,点击"传递函数","修正为黑体"为
√
6.在表1中任选一工作电流,点击黑体扫描,输入相对应的色温,记录溴钨灯光源在传递函数修正和黑体修正后的全谱存于寄存器-内 ,然后归一化,如图所示.
选择归一化
7,改变溴钨灯工作电流,在表1中任选4个电流值,分别进行黑体扫描,输入相应的色温,记录全谱,并分别存于其余4个寄存器内.
8,分别对各个寄存器内的数据进行归一化.
寄存器选择
五,实验数据及数据处理
1,验证普朗克辐射定律(取五个点,每条曲线上取一个).
打开五个寄存器中的数据,显示五条能量曲线.
选择验证黑体辐射菜单中的普朗克辐射定律
选择
在界面弹出的数据表格中点击计算按钮.
单击
设计表格,记录数据.注:为了减小误差,选取曲线上能量最大的那一点.
1259.3
1382.2
1517.6
1775.7
2441.4
实( )
1256.3
1390.4
1520.9
1782.9
2448.8
理( )
2500
2550
2600
2680
2860
色温T(K)
1196
1136
1178
1082
1072
波长 (nm)
5
4
3
2
1
表2:
的理论值与实测值相差不大
2,验证斯忒藩-玻耳兹曼定律.
选择黑体辐射定律菜单下斯忒藩-玻耳兹曼定律.
选择
选择5个寄存器中的数据,再单击确定.
选择
单击
相对误差=1.16%
3,验证维恩位移定律 .
选择验证黑体辐射定律菜单下维恩位移定律.
选择5个寄存器中的数据,再单击确定.
选择
选择
单击
相对误差=1.97%
4,将以上所测辐射曲线与绝对黑体的理论曲线进行
比较并分析之 (在同一色温下).

Ⅷ 固体表面黑度的测定用到了哪些黑体基本定律

用到了红外辐射分布规律。

黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律。

在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

在室温下

黑体辐射的能量集中在长波电磁辐射和远红外波段；当黑体温度到几百摄氏度之后，黑体开始发出可见光。以钢材为例根据温度的升高过程，分别变为红色，橙色，黄色，当温度超过1300摄氏度时开始发白色和蓝色。当黑体变为白色的时候，它同时会放出大量的紫外线。

Ⅸ 曲阜师范大学物理工程学院的教学实验室

基础物理实验中心
主要承担理工科专业的大学物理实验和物理学、光信息科学与技术专业的专业课程实验。
力热实验室 主要仪器设备有测量显微镜、三线摆、开特摆、声速测定仪、热电偶实验仪、粘滞系数测试仪、综合量热实验仪、杨氏模量测试仪、金属线胀系数测试仪、热功当量实验器等。可以进行液体粘滞系数的测定、转动惯量的测定、杨氏模量的测定、空气比热比的测定等20多个实验。
电磁学实验室 主要仪器设备有热电偶实验仪、磁滞回线实验仪、傅里叶合成分析仪、霍尔效应实验仪、、电子束实验仪以及各种仪表测量仪器。可以进行线性元件与非线性元件的伏安特性曲线的研究、电子束的聚焦与偏转、半导体热敏电阻特性的研究、万用电表的设计与制作等20多个实验。
光学实验室 主要仪器设备有迈克尔逊干涉仪、分光计、旋光仪、阿贝折射仪、反射式单色仪、平行光管以及单缝衍射光强分析仪等。可以进行棱镜折射率的测定、滤光片光谱透射率的测定、迈克尔逊干涉仪的调节和使用、薄透镜焦距的测定、组装望远镜以及全息照相等20个实验。
近代物理实验室 主要仪器设备有棱镜摄谱仪、傅里叶变换光谱仪、组合式多功能光谱仪、激光拉曼光谱仪、光学多通道分析器、核磁共振仪、光磁共振仪、塞曼效应仪、密立根油滴仪、富兰克-赫兹仪、测微光度计、黑体辐射实验装置、微波分光计。实验内容涉及原子分子物理、激光技术、电子衍射、核磁共振、X光、微波、真空薄膜等领域20多个实验项目,是物理学和光信息科学与技术专业的专业实验课程。
物理教学法实验室 配有微格教室、数字化信息系统实验设备、电磁打点计时器、静电演示实验箱、韦氏感应起电机、光的干涉衍射偏振演示器、充磁机、阴极射线管、电谐振演示仪、洛伦兹力演示仪、光电效应演示器、光通信及互感现象演示仪等器材。主要用于师范专业进行教学技能训练、教学论实验，演示实验训练、培养实验教学技能和能力。
物理演示实验室 演示实验通过多种仪器对丰富多彩的物理现象进行观察和探究，以激发各专业学生的探索热情、培养创新意识。可进行茹可夫斯基转椅、转动惯量、阻尼摆、傅科摆、飞机升力、高压放电、避雷针、楞次定律、双曲面等90多个实验。
光信息与光电技术实验中心
光纤通信实验室 主要设备有光纤通信原理综合实验系统、光无源器件实验箱、误码测试仪、波分复用器等。承担光纤通信课程的实验。可进行光信号发送和接收、PCM/ AMI/HDB3编译码、CMI/5B6B码型变换、光分路器和波分复用器性能测量等12个实验项目。
电磁场与微波技术实验室 主要设备有电磁波教学综合实验仪、数字存贮频谱分析仪、射频教学实训系统等。承担电磁场、微波技术与天线课程的实验教学。可进行电磁波极化、电磁波感应器设计与制作、微波传输线、定向耦合器等实验项目。
信息光学实验室 主要设备有激光全息与光信息处理综合测试仪、光学系统传递函数测量实验仪等。承担光信息科学与技术专业的专业实验。可进行激光全息与光信息处理综合实验、分辨率板直读法测量光学系统分辨率、利用变频朗奇光栅测量光学系统MTF值等实验项目。
激光技术实验室 主要设备有脉冲调Q固体激光器、激光光束分析仪、激光功率能量计等。承担光信息科学与技术专业的专业实验。可进行氙灯泵浦固体激光器的装调及静态特性、脉冲Nd:YAG激光倍频、激光模式测量与光束分析等实验项目。
电子电工实验中心
模拟电路实验室 主要设备有双踪示波器、DDS信号发生器、台式数字万用表、模拟电路实验箱等。主要承担电子信息工程、通信工程、物理学和光信息科学与技术专业的模拟电路实验。可完成基本放大器、电源、运算放大器的应用电路的近20多个实验项目。
数字电路实验室 主要设备有双踪示波器、DDS信号发生器、台式数字万用表、数字电路实验箱等。承担各专业的数字电路实验。可完成基本门电路和触发器的功能和特性测试实验，组合电路和时序电路的设计、组成和性能测试实验，数字电路应用小系统实验等20多个实验项目。
电工电路实验室：主要设备多功能、网络型电工电路实验台、通用示波器。承担电路分析和电工实验课程。可完成基尔霍夫定律、电压源与电流源的等效变换，正弦稳态电路的相量研究，三相交流电路电压、电流、功率的测量，变压器特性的测试，三相鼠笼式异步电动机的低压控制等20多个实验项目。
高频电路实验室 主要设备有BT-3GII频率特性测试仪、GOS-6052双踪示波器、DDS信号发生器、高频电子线路实验箱等。承担电子信息工程、通信工程专业的高频电路实验。可完成调制与解调、小信号调谐放大器、高频功率放大器等近20多个实验项目。
电子测量实验室 主要设备有低频频率特性测试仪、失真度测试仪、晶体管特性测试仪、双踪示波器、台式数字万用表、综合电子实验箱等。承担电子信息工程和通信工程专业的电子测量实验。可完成信号参数测试、元器件参数测试、电路参数测试等30多个实验项目。
综合电子设计实验室 主要设备有计算机、直流稳压电源、MF47万用表和常用工具。承担电子信息工程和通信工程专业的综合电子设计实验。为学生提供电子设计的开放式实验平台，在这里完成各种应用电路的设计、组装和调试工作，锻炼同学们的电子技术应用设计能力。
PCB板工艺实训室 主要设备有AM-9050自动换刀钻孔机、AM-GH1040激光光绘系统、AM-C4高速换向脉冲孔金属化设备、AM-SG400全自动线路板抛光机、AM-C7 PCB冲片机、AM-DQX60电镀铅锡机等全套PCB制版设备。承担电子信息工程、通信工程专业的PCB板工艺实验。可完成PCB板工艺中的所有环节的相关实验项目20多个，同时还可以对外承接小批量的PCB板加工。
SMT工艺实训室 主要设备AM-SMD838表面贴装回流焊机、AM-AUTOTP2自动贴片机等大型自动化设备，有电子工艺生产流水线20个工位。承担电子信息工程、通信工程专业的SMT工艺实训。可完成各种SMT产品的生产工艺实训，同时也可以对外承接小批量的SMT电路板加工焊接。
信息与通信实验中心
微机原理实验室 主要设备有DCVV-598JH微机原理与单片机实验系统及配套微机。承担本科生微机原理与接口技术、单片机原理与应用课程的软件和硬件实验课程，可进行相关原理、接口、控制、编程方面的实验项目近30个。
软件实验室 主要设备为M4000型计算机。承担电路分析、C语言程序设计、汇编语言、数据结构、现代软件编程技术、电子测量、数字信号处理等相关课程的软件仿真实验。可完成电路设计、电路分析仿真、数据结构、信号处理类60多个实验项目。
电子设计自动化（EDA）实验室主要设备有CPLD-4型EDA可编程逻辑器件实验箱、自动控制原理模拟实验仪、信号发生器和配套微机。承担电子信息工程和通信工程专业本科生EDA技术及应用、自动控制原理课程实验，以及数字信号处理和信号与系统课程的基于MATLAB环境的软件仿真实验。可进行组合逻辑电路、可编程器件设计、系统的阶跃响应分析、数字滤波器设计、信号与系统分析等实验项目50个。
数字信号处理（DSP）实验室 主要设备为数字信号处理实验箱、ARM嵌入式系统实验箱及开发板，配套微机。承担电子信息工程、通信工程专业本科生DSP原理与应用、嵌入式系统开发与应用等课程的实验。可进行基于DSP芯片、系统、外部控制、算法、Linux内核基础、Linux程序设计、Xscale 270接口等实验项目20个。
信号与系统实验室 配有RZ8662型信号与系统实验箱，数字示波器等设备。承担电子信息工程和通信工程专业本科生信号与系统课程的实验。可进行阶跃响应与冲激响应、抽样定理与信号恢复、信号的卷积、信号的分解与合成、滤波器特性等实验项目12个。
程控交换实验室 配有先进的RZ8623型程控交换技术实验平台，以及相应的测控设备。承担程控交换、现代通信网等课程的实验。可开设双音多频（DTMF）接收与检测、话路PCM CODEC编译码、二/四线变换与回波返损测试、数字时分复用与中继传输实验及程控交换原理等实验。
通信原理实验室 配有通信原理实验箱及测试设备，承担通信原理课程的实验教学。可开设信号发生器系统实验、脉冲幅度调制（PAM）及脉冲编码调制（PCM）实验、2FSK及2PSK调制解调实验、眼图实验、增量调制编译码等实验。
移动通信实验室 配有RZ6003移动交换机、RZ6002移动基站、RZ6001移动通信试验箱、计算机等设备，承担移动通信课程的实验教学。可开设语音模数转换和压缩编码实验、数据和语音系统通信实验、移动系统信令交互、无线信道及信道编码等实验。
现代通信实训中心 配备有完整电信运营网络微型化的现代通信实验平台，主要包含VOIP、IPTV、光传输、EPON光接入等四个实验平台，可完成通信工程及相关专业的实习实训任务；同时，它可以提供通信网络工程师、IPTV工程师等相关的职业培训和技能培训。可进行VOIP系统原理、VOIP电话互通配置、IPTV视频业务、SDH点对点组网配置、SDH环形组网配置、SDH复用段保护环保护（MSP）倒换、Telnet方式调试EPON设备、EPON接入安全保障配置、点对点FE以太网光接入组网等实验实训项目。

Ⅹ 黑体辐射实验，都想说明什么问题

黑体辐射实验，都想说明什么问题？

900年，开尔文勋爵在发表那个著名的《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》演说时提到，物理学的大厦已经基本建成了，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了，只不过在物理学阳光灿烂的天空下，漂浮着“两朵小乌云”。

两朵小乌云，其中一个是1881年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作制作了中学课本讲到过的马克尔逊干涉实验，用来证明“以太”的存在，结果证明木有以太！

另一个就是利用当时的传统物理学思维无法解释的黑体辐射规律。

定义系统

黑体——完美的电磁波发射体：能够完全吸收投射到其表面各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

需要定义黑体的原因是我们要控制变量方便进行分析，因为热辐射的强度与物体、温度、表面、材料等各种性质相关。所以我们要把其他变量去除，构造“黑体”这个完美模型，使黑体辐射的强度只与温度有关。