近代物理實驗報告指導教師： 得分： 實驗時間：2010年血月_0厶日,第十四周,周_三，第5-8節(jié)實驗者：班級 材料0705 學號 200767025 姓名 童凌煒同組者：班級 材料0705 學號200767007 姓名 車宏龍實驗地點： 綜合樓505 實驗條件： 室內(nèi)溫度 ,相對濕度 ,室內(nèi)氣壓 實驗題目： 黑體輻射 圖1-2-3黑休輻射實驗裝置光學系統(tǒng)示意圖實驗儀器：（注明規(guī)格和型號）圖1-2-3黑休輻射實驗裝置光學系統(tǒng)示意圖WGH-10型黑體實驗裝置（光柵單色儀、接收單元、掃描系統(tǒng)、電子放大器、轉(zhuǎn)換采集、電流可調(diào)的溴鎢燈光源、計算機及打印機組成）試驗裝置的光學系統(tǒng)如圖所示。實驗目的：通過測量黑體輻射的能量分布曲線及普朗克常量,加深對黑體輻射問題的理解。實驗原理簡述：歷史上很多物理學家都企圖用經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律。如KirchhoffBoltzzmanWilhelm.Rayleigh等。他們得到了一些與之有關(guān)的公式：BoltzzmanEqua—kInWWilhelmEquation R（九,T）—b九—5e—a/九T8兀Rayleigh-JeansformulE（V,T）dv— kTv2dvC3

Planck是出：電磁輻射的能量只能是量子化的。他認為以頻率v做諧振動的振子其能量只能取某些分立值，在這些分立值決定的狀態(tài)中，對應(yīng)的能量應(yīng)該是某一最小能量的hv整數(shù)倍，即E=nhv,n=1,2,?3；在此能量量子化的假定下，他推導出了著名的普朗克公式：E(v,T)dv=TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"8兀hv3 dvE(v,T)dv=e3 ehv/kT—1\o"CurrentDocument"因為九=e/v,|dv|= dA人28兀he dA所以E(九,T)dA=-ya A5ehc/AkT—1它與實驗結(jié)果符合得很好。Planck是出的能量量子假說具有劃時代的意義，標志了量子物理學的誕牛。考慮到單色輻射能密度E（久，T）與單色輻射度R（久，T）之間的關(guān)系:4E（A,T）二-R（A,T）e此式還可以寫成如下形式尢5 ehc/尢5 ehc/AkT—1竺二4.965kATmPlanck公式經(jīng)積分后可以得到Stefan-BoltzmannLaw0 2 4 6 8 10 12A .E(T)JE(A,T)dA=bT40 2 4 6 8 10 12A .不同的人提出的輻射理論表達為公式曲線之后的圖形如右所示，可見還是存在一定的差別的。1-21各黑體輻射公式與實驗的比較不同的人提出的輻射理論表達為公式曲線之后的圖形如右所示，可見還是存在一定的差別的。1-21各黑體輻射公式與實驗的比較實驗步驟簡述：1、 實驗內(nèi)容繪制不同溫度下的黑體輻射能量曲線驗證普朗克輻射定律驗證維恩位移定律驗證斯特藩-皮爾茲曼定律2、 實驗步驟（1） 檢查儀器連線，調(diào)節(jié)狹縫寬度。（2） 打開溴鎢燈電源，打開控制箱電源，預熱。

打開計算機，點擊計算機運行黑體軟件，點擊屏幕，顯示操作平面，重新進行初始化繪制基線圖調(diào)節(jié)溴鎢燈電流為1.76A點擊：工作方式星線肓存器1-修正為黑體□-專遞函數(shù)□-單程此時，屏幕出現(xiàn)動態(tài)掃描繪制基線圖，越6min后停止。繪制三條不同溫度的黑體輻射能量?檢查溴鎢燈電流為1.76A點擊：工作方式星線肓存器1-修正為黑體□-專遞函數(shù)黑體他溫、此時，屏幕出現(xiàn)正在檢索提示，稍等后，動態(tài)掃描繪制2580K色溫下的黑體輻射能量圖，約6min后停止。點擊：歸一化?調(diào)節(jié)溴鎢燈電流為1.90A點擊：寄存器3-黑體-色溫此時，屏幕出現(xiàn)正在檢索提示，稍等后，動態(tài)掃描繪制2670K色溫下的黑體輻射能量圖，約6min后停止。點擊：歸一化?調(diào)節(jié)溴鎢燈電流為1.47A點擊：寄存器4-黑體-色溫此時，屏幕出現(xiàn)正在檢索提示，稍等后，動態(tài)掃描繪制2410K色溫下的黑體輻射能量圖，約6min后停止。點擊：歸一化點擊絕對黑體的理論譜線。此時屏幕上，展示著三條不同溫度的黑體輻射能量曲線和一條溴鎢燈的基線，繪圖完畢。打印繪制的能量圖，標識能量圖。驗證普朗克輻射定律點擊：驗證普朗克輻射定律，屏幕出現(xiàn)光標。?光標對準某一溫度黑體輻射能量線，屏幕的左上角會出現(xiàn)告知數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示波長久值和能量值E實測，記錄該數(shù)據(jù)。再將光標對準同一波長位置的絕對黑體理論線，屏幕的左上角會出現(xiàn)告知數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示一波長久值和決定黑體理論值E實測，記錄該數(shù)據(jù)。分別取三條不同色溫能量線的四個不同點記錄。點擊維恩位移定律屏幕出現(xiàn)維恩位移定律的數(shù)據(jù)表格，記錄并與理論值對比驗證，計算誤差。點擊斯特藩-玻爾茲曼定律屏幕出現(xiàn)斯特藩-玻爾茲曼定律的數(shù)據(jù)表格，記錄并與理論值對比驗證，計算誤差。3、 注意事項：B.A.軟件運行時由于誤操作，可能會出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象，一旦發(fā)生誤操作，必須首先斷掉電控箱電源，再重新啟動計算機系統(tǒng)，接著關(guān)閉計算機片刻，然后進行實驗操作3實驗操作過程中，請將手機關(guān)閉，避免因收、發(fā)信號時干擾軟件運行而發(fā)生軟件失效，導致重新安裝軟件的麻煩。

B.Extra：Wihelm二維位移曲線：原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理及誤差計算：實驗中獲得的數(shù)據(jù)表見附頁，下列數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)表上讀得的數(shù)據(jù)；并用它們來驗證三個黑體輻射上的定理1,Planck定理nT/KA/nmErEthAA%A%average12410810601.36678.46-77.1-11.364%-11.49187329%211701042.71046.57-3.87-0.36978%31838635.01721.95-86.94-12.0424%42054510.96592.53-81.57-13.7664%52390344.75430.49-85.74-19.9168%nT/KA/nmErEthAA%A%average625808641402.081228.47173.6114.13221%-8.056190976%710901447.221471.04-23.82-1.61926%814921053.851236.31-182.46-14.7584%92024621.05748.94-127.89-17.0761%102446385.26487.42-102.16-20.9593%nT/KA/nmErEthAA%A%average1126708661730.871531.84199.0312.99287%-9.994020186%1210881670.651749.8-79.15-4.52337%1316221026.91248.96-222.06-17.7796%142160580.31716.44-136.13-19.0009%152482400.98511.84-110.86-21.6591%除去個別數(shù)據(jù)偏差帶來的影響，能夠看到隨著溴鎢燈色溫的升高，測得的輻射曲線與普朗克的理論曲線差別越大，誤差越明顯。誤差的主要原因是本實驗中被等效為黑體的燈箱實際上開有很多散熱孔，導致了溴鎢燈的熱量流失，從而使得輻射曲線幅值下降，偏離了理論標準。2,Stefan-Boltzmma定理storage234T/K258026702410Et/W2.35082.66221.8132T"4/e13K"44.43085.08213.3734<5/e-14.mm"-2.K"-45.30565.23835.375A%-6.43%-7.61%-5.20%5avg/e-14.mm-2.K-45.3063E-145th/eT4.mm"-2.K“-45.6700E-14A%avg-6.4145%如表可見，隨著溴鎢燈色溫的升高，測得的輻射曲線與理論曲線差別越大，誤差越明顯。但總體誤差在可以承受的范圍內(nèi)。而且實際值是小于理論值的,說明模擬黑體的燈箱確實有能量泄露,并且影響了實驗結(jié)果。3,Wiehlm定理storage234Amax/nm9849501182T/K258026702410A/mm.K2.5392.5372.849A%avg-12.33%-12.40%-1.62%Aavg/mm.K2.641Ath/mm.K2.896A%-8.8052%結(jié)論與之前的兩個類似，隨著溴鎢燈色溫的升高，測得的輻射曲線與理論曲線差別越大，誤差越達。實際值是小于理論值，說明模擬黑體的燈箱確實有能量泄露，并且影響了實驗結(jié)果，帶來了誤差。思考題，實驗感想，疑問與建議：實驗體會：通過該實驗，我了解了