黑體輻射實驗軟體為什麼打不開

A. 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).

B. 黑體輻射實驗是怎麼做的

對，鐵盒子當然會放出輻射的，只要高於絕對零度的物體都會產生輻射的。

C. 黑體輻射實驗，都想說明什麼問題

900年，開爾文勛爵在發表那個著名的《在熱和光動力理論上空的19世紀烏雲》演說時提到，物理學的大廈已經基本建成了，後輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了，只不過在物理學陽光燦爛的天空下，漂浮著「兩朵小烏雲」。

兩朵小烏雲，其中一個是1881年美國物理學家邁克爾遜和莫雷合作製作了中學課本講到過的馬克爾遜干涉實驗，用來證明「以太」的存在，結果證明木有以太！

另一個就是利用當時的傳統物理學思維無法解釋的黑體輻射規律。

黑體——完美的電磁波發射體：能夠完全吸收投射到其表面各種波長的電磁波而不發生反射的物體。

需要定義黑體的原因是我們要控制變數方便進行分析，因為熱輻射的強度與物體、溫度、表面、材料等各種性質相關。所以我們要把其他變數去除，構造「黑體」這個完美模型，使黑體輻射的強度只與溫度有關。

D. 黑體輻射又什麼意義

黑體
任何物體都具有不斷輻射、吸收、發射電磁波的本領。輻射出去的電磁波在各個波段是不同的，也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關，因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴於物質具體物性的熱輻射規律，物理學家們定義了一種理想物體——黑體(black body)，以此作為熱輻射研究的標准物體。

所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒有反射，也沒有透射( 當然黑體仍然要向外輻射)。顯然自然界不存在真正的黑體，但許多地物是較好的黑體近似( 在某些波段上)。

但現實世界不存在這種理想的黑體，那麼用什麼來刻畫這種差異呢?對任一波長， 定義發射率為該波長的一個微小波長間隔內， 真實物體的輻射能量與同溫下的黑體的輻射能量之比。顯然發射率為介於0與1之間的正數，一般發射率依賴於物質特性、 環境因素及觀測條件。如果發射率與波長無關，那麼可把物體叫作灰體(grey body)， 否則叫選擇性輻射體。

黑體的模型
黑體的吸收率α=1，這意味著黑體能夠全部吸收各種波長的輻射能。盡管在自然界並不存在黑體，但用人工的方法可以製造出十分接近於黑體的模型。黑體模型的原理如下：取工程材料（它的吸收率必然小於黑體的吸收率）製造一個球殼形的空腔，使空腔壁面保持均勻的溫度，並在空腔上開一個小孔。射入小孔的輻射在空腔內要經過多次的吸收和反射，而每經歷一次吸收，輻射能就按照內壁吸收率的大小被減弱一次，最終能離開小孔的能量是微乎其微的，可以認為所投入的輻射完全在空腔內部被吸收。所以，就輻射特性而言，小孔具有黑體表面一樣的性質。值得指出的是，小孔面積占空腔內壁總面積的比值越小，小孔就月接近黑體。若這個比值小於0.6%，當內壁吸收率為60%時，計算表明，小孔的吸收率可達99.6%。應用這種原理建立的黑體模型，在黑體輻射的實驗研究以及為實際物體提供輻射的比較標准等方面都十分有用

E. 什麼是黑體什麼是黑體輻射經典理論在解釋黑體輻射現象的實驗結果時遇到了哪些困難

困難：普朗克之前，很多人企圖用經典物理學知識說明當黑體輻射與吸收能量相平衡時輻射能量密度與波長間的函數公式，Wien從熱力學出發得到的維恩公式只在短波范圍與實驗數據符合，長波不符，Rayleigh和Jeans由經典電動力學和統計物理出發得到的瑞利-金斯公式在長波范圍符合，短波不符。
普朗克引入能量量子論，認為黑體以能量子hv為單位不連續發射和吸收輻射能量，對能量密度ρ在全頻范圍積分得到總能量密度，與實驗結果符合。

F. 黑體輻射有什麼應用作用 或者研究它有什麼意義

他的意義在於他是一個基本的理論，很多理論推導都要用到它。（自身實際應用價值並不大，因為它是一個理想化的理論）
下面舉一例說明：
A21/B21=8πhv3/C3 這是激光原理的一個基本理論（學過激光原理的話你會知道這個關系式很重要）。
其中A21是物質自發輻射系數；B21是受激發射系數。
然而這個關系式的推導過程就要用到黑體輻射的能量密度公式——P=8πhv3/C3*1/ehv/kt-1.
這就是他的意義。

G. 經典物理在黑體輻射問題上遇到什麼困難,又是如何解決

困難：從經典物理學出發推導出的維恩定律在低頻區域與實驗數據不相符，而在高頻區域，從經典物理學的能量均分定理推導出瑞利-金斯定律又與實驗數據不相符，在輻射頻率趨向無窮大時，能量也會變得無窮大，這結果被稱作「紫外災變」。

解決：1900年10月，馬克斯·普朗克將維恩定律加以改良，又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋，得出了一個與實驗數據完全吻合普朗克公式來描述黑體輻射。

理想黑體可以吸收所有照射到它表面的電磁輻射，並將這些輻射轉化為熱輻射，其光譜特徵僅與該黑體的溫度有關，與黑體的材質無關。

但是在詮釋普朗克公式時，通過將物體中的原子看作微小的量子諧振子，他不得不假設這些量子諧振子的總能量不是連續的，即總能量只能是離散的數值（經典物理學的觀點恰好相反）。

後來，普朗克進一步假設單獨量子諧振子吸收和放射的輻射能是量子化的。

(7)黑體輻射實驗軟體為什麼打不開擴展閱讀

所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒有反射，也沒有透射( 當然黑體仍然要向外輻射)。

基爾霍夫輻射定律，在熱平衡狀態的物體所輻射的能量與吸收率之比與物體本身物性無關,只與波長和溫度有關。按照基爾霍夫輻射定律，在一定溫度下，黑體必然是輻射本領最大的物體，可叫作完全輻射體。

黑體輻射是指由理想放射物放射出來的輻射，在特定溫度及特定波長放射最大量之輻射。同時，黑體是可以吸收所有入射輻射的物體，不會反射任何輻射，但黑體未必是黑色的，例如太陽為氣體星球，可以認為射向太陽的電磁輻射很難被反射回來，所以認為太陽是一個黑體。

H. 黑體輻射實驗的介紹

任何物體，只要其溫度在絕對零度以上，就向周圍發射輻射，這稱為溫度輻射。 只要其溫度在絕對零度以上，也要從外界吸收輻射的能量。

I. 黑體輻射實驗實驗數據處理時為什麼要進行初始化

初始化是一種簡化計算的方式，即將有量綱的表達式，經過變換，化為無量綱的表達式，成為純量。

1. 黑體輻射的實驗簡介：任何物體，只要其溫度在絕對零度以上，就向周圍發射輻射，這稱為溫度輻射。 只要其溫度在絕對零度以上，也要從外界吸收輻射的能量。

2. 光的波動性解釋：光的干涉:兩列光波在空中相遇時發生疊加,在某些區域總加強,某些區域減弱,相間的條紋或者彩色條紋的現象.光的干涉的條件:是有兩個振動情況總是相同的波源,即相干波源.(相干波源的頻率必須相同).形成相干波源的方法有兩種:①利用激光(因為激光發出的是單色性極好的光).②設法將同一束光分為兩束(這樣兩束光都來源於同一個光源,因此頻率必然相等).