黑体辐射实验软件为什么打不开

A. 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).

B. 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。

C. 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着名的《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。

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。

D. 黑体辐射又什么意义

黑体
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。

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)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。

但现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长， 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内， 真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、 环境因素及观测条件。如果发射率与波长无关，那么可把物体叫作灰体(grey body)， 否则叫选择性辐射体。

黑体的模型
黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界并不存在黑体，但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并在空腔上开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射，而每经历一次吸收，辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一样的性质。值得指出的是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就月接近黑体。若这个比值小于0.6%，当内壁吸收率为60%时，计算表明，小孔的吸收率可达99.6%。应用这种原理建立的黑体模型，在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都十分有用

E. 什么是黑体什么是黑体辐射经典理论在解释黑体辐射现象的实验结果时遇到了哪些困难

困难：普朗克之前，很多人企图用经典物理学知识说明当黑体辐射与吸收能量相平衡时辐射能量密度与波长间的函数公式，Wien从热力学出发得到的维恩公式只在短波范围与实验数据符合，长波不符，Rayleigh和Jeans由经典电动力学和统计物理出发得到的瑞利-金斯公式在长波范围符合，短波不符。
普朗克引入能量量子论，认为黑体以能量子hv为单位不连续发射和吸收辐射能量，对能量密度ρ在全频范围积分得到总能量密度，与实验结果符合。

F. 黑体辐射有什么应用作用 或者研究它有什么意义

他的意义在于他是一个基本的理论，很多理论推导都要用到它。（自身实际应用价值并不大，因为它是一个理想化的理论）
下面举一例说明：
A21/B21=8πhv3/C3 这是激光原理的一个基本理论（学过激光原理的话你会知道这个关系式很重要）。
其中A21是物质自发辐射系数；B21是受激发射系数。
然而这个关系式的推导过程就要用到黑体辐射的能量密度公式——P=8πhv3/C3*1/ehv/kt-1.
这就是他的意义。

G. 经典物理在黑体辐射问题上遇到什么困难,又是如何解决

困难：从经典物理学出发推导出的维恩定律在低频区域与实验数据不相符，而在高频区域，从经典物理学的能量均分定理推导出瑞利-金斯定律又与实验数据不相符，在辐射频率趋向无穷大时，能量也会变得无穷大，这结果被称作“紫外灾变”。

解决：1900年10月，马克斯·普朗克将维恩定律加以改良，又将玻尔兹曼熵公式重新诠释，得出了一个与实验数据完全吻合普朗克公式来描述黑体辐射。

理想黑体可以吸收所有照射到它表面的电磁辐射，并将这些辐射转化为热辐射，其光谱特征仅与该黑体的温度有关，与黑体的材质无关。

但是在诠释普朗克公式时，通过将物体中的原子看作微小的量子谐振子，他不得不假设这些量子谐振子的总能量不是连续的，即总能量只能是离散的数值（经典物理学的观点恰好相反）。

后来，普朗克进一步假设单独量子谐振子吸收和放射的辐射能是量子化的。

(7)黑体辐射实验软件为什么打不开扩展阅读

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)。

基尔霍夫辐射定律，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收率之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。

黑体辐射是指由理想放射物放射出来的辐射，在特定温度及特定波长放射最大量之辐射。同时，黑体是可以吸收所有入射辐射的物体，不会反射任何辐射，但黑体未必是黑色的，例如太阳为气体星球，可以认为射向太阳的电磁辐射很难被反射回来，所以认为太阳是一个黑体。

H. 黑体辐射实验的介绍

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。

I. 黑体辐射实验实验数据处理时为什么要进行初始化

初始化是一种简化计算的方式，即将有量纲的表达式，经过变换，化为无量纲的表达式，成为纯量。

1. 黑体辐射的实验简介：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。

2. 光的波动性解释：光的干涉:两列光波在空中相遇时发生叠加,在某些区域总加强,某些区域减弱,相间的条纹或者彩色条纹的现象.光的干涉的条件:是有两个振动情况总是相同的波源,即相干波源.(相干波源的频率必须相同).形成相干波源的方法有两种:①利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光).②设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源,因此频率必然相等).