黑体辐射特性测量
一、 实验目的1、 通过实验验证维恩位移定律与斯特藩—玻尔兹曼定律
2、 学会使用黑体辐射实验的操作软件
3、 了解黑体辐射的发展
二、 实验仪器及用具
WGH—10 型红外光谱仪、稳压溴钨灯
三、 实验原理
1、维恩位移定律
由普朗克公式的极值定出黑体辐射能量的谱密度的峰位入 MB
得到维恩位移定律： 入MT二b (b=2.898*10八(-3)mK )
2、斯特藩—玻尔兹曼定律
1879 年，奥地利物理学家斯特藩根据实验结果总结出一条关 于黑体辐射本领与温度之间关系的规律：黑体的总辐射能量与绝 对温度的四次方成正比。
1 884年玻尔兹曼根据电磁学和热力学的 理论，导出这个关系，这就是斯特藩定律，可表述为：黑体辐射 的总辐射本领R0与绝对温度T的四次方成正比，即：R0(T)=(TT?
四、 实验方案及注意事项
1、 实验方案
用WGH-1型外光谱仪记录福射体在 80On ■— 2500nm波段的 相对辐射谱密度曲线， 研究其辐射特性。
采用溴钨灯经过修正 来代替黑体， 结合实验软件提供的各遍度下绝对黑体的理论辐 射谱密度曲线， 验证普朗克辐射定律、 斯特藩玻耳兹曼定律和 维恩位移定律。
进行此验证时可使用实验软件提供的黑体理论辐射曲线作为 验证对象， 但要注意测得数据只具有相对意义。
软件中提供了 归一化功能，该项功能的作用是将测得的数据曲线来以一一个 系数，使谈曲线的峰值高度与理论曲线的峰值高度相同。
若实 验数据符合理论值的话， 归一化之后二者在定的波长范围内重 合得较好。在己知色温的电流下对溴钨灯的辐射谱进行扫描， 扫描前选中“传递函数” ”修正为黑体”两项，对扫描所得的 的数据进行归一化处理， 使用软件中内置的功能取得该温皮下 的理论黑体辐射请线，在若干个波长处 （ 位置大致平均分布在 曲线上:）算出实测值与理论值的相对误差3 =△ E/E。，然后计
算平均相对误差。
根据平均相对误差的大小来确定实验结果是 否支持普朗克辐射定律， 由于实验仪器的精度限制， 一般来来 说平均相对误差在 5%以内，即可认为实验结果支持普朗克辐 射定律。
2、 注意事项
实验测得的数据是相对值，其绝对大小没有意义
应先打开黑体辐射实验装置，再运行程序，否则程序报告 硬件未准备好
结束前，首先应用检索功能将当前波长检索到 800nm使机
械系统受力最小，然后关闭应用程序，最后关闭黑体实验
装置和溴钨灯。
根据实验情况调整入射和出射狭缝的宽度。调整狭缝使注 意调整范围，不可过大或者过小，以免造成对狭缝的损坏
五、 实验数据处理(包括测量数据和必要的数据处理过程)
1、 如图为对应各数据绘制图
2、 斯特藩一玻尔兹曼定律验证
已知：R0(T)=(TT?
玻尔兹曼常数：。=5.67051x10八(-8)w/m 2 K?
溴钨灯电流一一色温对应表
I (A)
T (K)
1.40
2250
1.50
2330
1.60
2400
1.80
2500
2.00
2665
2.10
2680
2.20
2770
2.30
2860
2.47
2940
由上表结合斯特藩一玻尔兹曼公式可以计算出理论值并于实验数据 计算的实际值进行比较，可以得到下表格：
T（ K）
2770
2665
2500
2400
2250
E 实（Jx10A6）
3.7614
4.3037
2. 5125
2.0805
1.6488
E 理（Jx10A6）
3.3384
3.8602
2.2150
1.8813
1.4533
△ E（ Jx10A6）
0.4230
0.4435
0.2975
0.1992
0.1955
%
12.67
11.49
13.43
10.59
13. 45
根据上表可得:
（T 0=12.33%
六、实验结果及分析讨论
1、 验证了韦恩位移定律及斯特藩一玻尔兹曼定律
2、 对于黑体辐射分析的软件，我们发现，其软件在分析光谱时， 直接选择实验数据的最大值，而为了实验的准确，我们应该 将数据进行拟合求出拟合函数求最值。
3、 我们在进行拟合时，选择了傅里叶级数（3级）进行拟合
4、 我们在实验中选择溴钨灯，溴钨灯为灰体，为了验证黑体辐 射中的理论，我们（软件）进行了修正，我们在用软件时先 进行修正
5、 通过韦恩位移定律及斯特藩一玻尔兹曼定律，我们完美解决 了紫外灾难，对黑体辐射有了更深的认识