14黑体辐射的实验规律

黑体辐射实验规律解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊黑体辐射实验规律呀！这可不是什么高深莫测、遥不可及的东西哦。

你看啊，黑体就像是一个特别能吃的“大胃王”，啥光都能吞进去，而且还不挑食呢！然后呢，它再把这些光以特定的方式吐出来。

这就好比我们人吃饭，吃进去的是各种食物，经过身体的消化吸收，再以不同的形式表现出来，比如力气、精神啥的。

黑体辐射实验规律就像是这个“大胃王”吃东西和吐东西的规则。

我们通过研究它，就能知道它啥时候会吐出什么样的光来。

这多有意思呀！就好像我们知道了一个人的喜好和习惯，就能猜到他下一步会干啥一样。

想想看，如果我们不了解这些规律，那岂不是像在黑暗中摸索一样，啥都搞不清楚呀！那可不行，我们得把这神秘的面纱给揭开。

比如说，黑体辐射的能量不是均匀分布的哦，它有高峰有低谷，就像爬山一样，有陡峭的地方，也有平缓的地方。

这就好像我们的生活，有时候会遇到困难的高峰，有时候又会处于轻松的平缓阶段。

而且啊，不同温度下的黑体辐射也是不一样的呢！温度高的时候，它就像个热情似火的小伙子，释放出的光特别强烈；温度低的时候，它又像个安静的小姑娘，发出的光就比较柔和。

这多像我们人的情绪呀，高兴的时候活力满满，低落的时候就比较安静。

研究黑体辐射实验规律，就像是在探索一个未知的宝藏。

我们一点点地挖掘，一点点地发现其中的奥秘。

这可不是一件容易的事儿，但却是非常有意义的呀！它能让我们对光、对能量有更深刻的理解。

我们可以把这些规律运用到生活中的方方面面呢。

比如在设计照明灯具的时候，我们就可以根据黑体辐射规律来选择合适的灯泡，让光线更加舒适、自然。

在研究天文学的时候，也能通过天体的黑体辐射来了解它们的性质和状态。

总之，黑体辐射实验规律可不是什么高高在上、遥不可及的东西。

它就在我们身边，影响着我们的生活呢！我们要好好去探索它、理解它，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜呀！所以呀，大家可别小瞧了这黑体辐射实验规律哦，它真的很重要呢！。

一：黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。

(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

2．黑体(1)定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。

如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

注意：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

二：黑体辐射的实验规律如图所示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另—方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

三：能量子1．能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值E叫做能量子。

2．大小：E=hν。

其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。

四：拓展：1、对热辐射的理解（1）．在任何温度下，任何物体都会发射电磁波，并且其辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性。

在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光；但当物体被加热到5000C左右时，开始发出暗红色的可见光。

随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1 5000C时变成明亮的白炽光。

这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。

（2）．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同。

例如，将钢加热到约800℃时，就可观察到明亮的红色光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光。

（3）热辐射不需要高温，任何温度下物体都会发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。

近代物理实验报告黑体辐射实验学院班级姓名学号时间 2014年4月4日黑体辐射实验 实验报告一、实验目的1、了解黑体辐射实验现象，掌握辐射研究方法；2、学会仪器调整与参数选择，提高物理数量关系与建模能力；3、通过验证定律，充实物理假说与思想实验能力二、实验原理：黑体是指能够完全吸收所有外来辐射的物体，处于热平衡时，黑体吸收的能量等于辐射的能量，由于黑体具有最大的吸收本领，因而黑体也就具有最大的辐射本领。

这种辐射是一种温度辐射，辐射的光谱分布只与辐射体的温度有关，而与辐射方向及周围环境无关。

一般辐射体其辐射本领和吸收本领都小于黑体，并且辐射能力不仅与温度有关，而且与表面材料的性质有关，实验中对于辐射能力小于黑体，但辐射的光谱分布与黑体相同的辐射体称为灰体。

由于标准黑体的价格昂贵，本实验用钨丝作为辐射体，通过一定修正替代黑体进行辐射测量及理论验证。

1、黑体辐射的光谱分布十九世纪末，很多著名的科学家包括诺贝尔奖获得者，对于黑体辐射进行了大量实验研究和理论分析，实验测出黑体的辐射能量在不同温度下与辐射波长的关系曲线如图2所示，对于此分布曲线的理论分析，历史上曾引起了一场巨大的风波，从而导致物理世界图像的根本变革。

维恩试图用热力学的理论并加上一些特定的假设得出一个分布公式－维恩公式。

这个分布公式在短波部分与实验结果符合较好，而长波部分偏离较大。

瑞利和金斯利用经典电动力学和统计物理学也得出了一个分布公式，他们得出的公式在长波部分与实验结果符合较好，而在短波部分则完全不符。

因此经典理论遭到了严重失败，物理学历史上出现了一个变革的转折点。

普朗克研究这个问题时，本着从实际出发，并大胆引入了一个史无前例的特殊假设：一个原子只能吸收或者发射不连续的一份一份的能量，这个能量份额正比于它的振荡频率。

并且这样的能量份额值必须是能量单元h ν的整数倍，即能量子的整数倍。

h 即是普朗克常数。

由此得到了黑体辐射的光谱分布辐射度公式：)/()1(E 3512米瓦特-=TC t eC λλλ 式中：第一辐射常数C 1＝2πhc 2＝3.74×10－16（Wm 2）第二辐射常数C 2＝hc ／k ＝1.4388×10－2（mK ）黑体光谱辐射亮度由此式给出：球面角）米（瓦特./L 3πλλTT E =2．黑体的积分辐射—－斯忒藩－玻耳兹曼定律斯忒藩和玻耳兹曼先后（1879年）从实验和理论上得出黑体的总辐射通量与黑体的绝对温度T 的四次方成正比，即：4T d E E T T ⋅==⎰∞δλλ（Wm -2）式中T 为黑体的绝对温度，δ为斯忒藩－玻耳兹曼常数：式中k 为玻耳兹曼常数，h为普朗克常数，c 为光速。

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λM就得到维恩位移定律：λMT=b（b=2.898*10^(-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。

1884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)=σT⁴四、实验方案及注意事项1、实验方案用WGH-10型外光谱仪记录福射体在80Onm——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δ=ΔE/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。

实验1 黑体辐射实验1.1 实验目的通过测量假想黑体的辐射曲线，了解黑体辐射的基本规律和普朗克的能量子假设，掌握扫描光栅单色仪的工作原理及使用方法。

1.2实验原理1.2.1 辐射测量的基本术语介绍黑体:是一种理想的辐射能源，是一种辐射仅取决于它的温度的辐射体，它在给定的温度下比在同样温度下的任何实际物体辐射出更多的能量。

故也称之为“完全辐射体”或“理想的温度辐射体”或“普朗克辐射体”。

辐射度:也称为“辐射出射度”简称“辐出度”。

表面上一点的辐射度为该点表面元发出的辐射通量除以该表面元的面积的商，单位是（瓦/米）。

辐亮度:表示光源的表面元发出的，在给定方向的基准所确定的方向传播的辐射通量，除以锥的立体角和表面元在垂直于给定方向的平面上的投影面积的乘积的商，单位是（瓦特/米·球面度）。

色温:一个光源的色温就是辐射同一色谱光的黑体温度，单位是（开尔文）。

1.2.2 黑体辐射指黑体发出的电磁辐射。

任何物体只要其温度在绝对零度以上就可以向周围发射辐射，称之为温度辐射。

黑体是一种完全的温度辐射体，它吸收全部的入射光辐射而一点也不反射。

黑体辐射能量的效率最高，仅与温度有关，它的发射率是1，任何其它物体的发射率都小于1。

1.2.3黑体辐射定律黑体辐射的经典解释:瑞利—金斯公式: 222()M T k T cνπν= （1）错误！未找到引用源。

黑体辐射的光谱分布:普朗克定律,普朗克定律叙述了黑体辐射的光谱分布。

此定律用光谱辐射出射度（简称辐出度或辐射度）表示，其形式为：()()32/2e x p 1h k T h MT c ννπν=- （2）错误！未找到引用源。

其中λ是波长（m ），ν是频率（Hz ），3426.625610h W s -=⨯是普朗克常数，8310/c m s =⨯是光速，T 是绝对温度（K ）,231.380610/k W s K -=⨯是波尔兹曼常数。

黑体光谱辐射亮度()L T λ由下式给出：()()M T L T λλπ= （3）错误！未找到引用源。

黑体辐射实验原理黑体辐射实验是探究热辐射规律和黑体辐射特性的经典实验之一。

该实验通过对黑体辐射的探究，使我们能够了解热辐射的本质和特征，进而对热辐射进行更加深入的研究。

黑体是吸收一切辐射能的理想物体，它可以完全吸收入射的辐射能，不对外界环境产生任何反射或透射。

黑体辐射实验中常用的黑体是由金属或陶瓷制成的容器，内部被涂有吸收率接近于1的黑色物质。

黑体辐射实验的原理是利用黑体的能量吸收和辐射特性，来研究物体的热辐射规律。

实验中，首先需要将黑体加热到一定温度。

当黑体被加热后，它会发出辐射能，这些能量以电磁波的形式向四面八方传播。

黑体辐射的光谱能够覆盖从长波红外线到短波紫外线的所有频率范围，其中包含了可见光。

黑体辐射的能量分布与温度有关，根据普朗克的辐射定律和斯蒂芬－玻尔兹曼定律，黑体辐射的能量与温度的四次方成正比。

实验中，我们可以使用一些设备来测量黑体辐射的特性。

例如，可以使用辐射计来测量黑体辐射的辐射强度，辐射计的工作原理是利用热电效应或半导体效应来测量电磁辐射的能量。

同时，我们还可以使用光谱仪来测定黑体辐射的光谱分布，通过将黑体辐射光线分散成不同波长的光谱线，进而测量不同波长处的辐射强度。

实验中，我们可以通过改变黑体的温度来观察黑体辐射的变化。

当黑体温度较低时，黑体辐射主要是长波红外线，所以我们看不到明显的光亮。

随着温度的升高，黑体辐射的光谱会逐渐向可见光方向移动，从红色逐渐变为橙色、黄色、绿色、蓝色，最后变为紫色。

同时，黑体辐射的强度也会随温度升高而增加。

黑体辐射实验的结果与理论计算吻合得非常好。

根据普朗克的辐射定律和斯蒂芬－玻尔兹曼定律，我们可以利用黑体辐射的能量分布和温度之间的关系，来计算出黑体的温度。

这种方法被广泛应用于天体物理学中，用来研究远离地球的星体的温度和能量分布。

总之，黑体辐射实验通过观察和测量黑体辐射的特性，使我们能够更好地理解热辐射的规律和性质。

通过实验结果，我们可以验证普朗克的辐射定律和斯蒂芬－玻尔兹曼定律，并用来计算黑体的温度。

第十一讲波粒二象性【考点分解】考点一：黑体与黑体辐射能量子1.热辐射：我们周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的有关。

2．黑体：指能够吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。

3．一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与有关外，还与材料的种类及表面状况有关。

4．黑体辐射的实验规律：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的有关，如图所示。

(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都；(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长的方向移动。

5.能量子：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为常量。

h ＝6.626×10－34 J·s。

(一般取h＝6.63×10－34 J·s)对于光子，频率、波长、动量和能量四个物理量能熟练地知一求三。

1．下列叙述正确的是()A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波2．(2011·江苏高考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()3．氦氖激光器収射波长为6 328 Å的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少？若该激光器的収光功率为18 mW，则每秒収射多少个光子？考点二：光电效应光电效应：光照射到金属表面，有电子逸出的现象。

注意区分光的强度、光的频率，光子、电子、光电子、光电流，遏止电压、截止频率等概念。

四大实验现象及解释1.存在饱和光电流。

解释：2.存在遏止电压。

解释：3.存在截止频率。

解释：4.没有时间延迟。

解释：爱因斯坦光电效应方程：______________________饱和光电流取决于_______________，遏止电压取决于___________，截止频率取决于________________，光的强度的微观解释___________。

黑体辐射的实验规律
黑体辐射的实验规律由黑体辐射定律、斯特藩-玻尔兹曼定律
和维恩位移定律组成。

1. 黑体辐射定律（普朗克定律）：描述了黑体辐射的能量密度与频率之间的关系。

根据该定律，黑体辐射的能量密度与频率的平方成正比。

数学表达式为：B(ν, T) = (2hν^3 / c^2) * (1 / (exp(hν / kT) - 1))，其中B(ν, T)表示单位频率范围内的能量密度，ν表示频率，T表示黑体的温度，h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数。

2. 斯特藩-玻尔兹曼定律：描述了黑体辐射的总辐射功率与温
度之间的关系。

根据该定律，黑体辐射的总辐射功率与温度的四次方成正比。

数学表达式为：P = σ * A * T^4，其中P表示
黑体辐射的总辐射功率，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，约等于
5.67 × 10^−8 W/(m^2·K^4)，A表示黑体的表面积，T表示黑体的温度。

3. 维恩位移定律：描述了黑体辐射的主峰频率与温度之间的关系。

根据该定律，黑体辐射的主峰频率与温度成反比。

数学表达式为：λ_max = b / T，其中λ_max表示主峰频率对应的波长，b为维恩位移常数，约等于2.898 × 10^−3 m·K。

这些规律揭示了黑体辐射现象与温度、频率、波长之间的基本关系，对理解和研究热辐射、热力学以及量子物理学等领域有着重要的意义。

高中物理黑体辐射规律黑体辐射是热学中的重要现象之一，它指的是处于热平衡状态的物体对外发射的电磁辐射。

黑体辐射规律是描述黑体辐射特性的定律，也是热辐射研究的基础。

本文将从黑体辐射规律的原理、应用以及实验验证等方面进行探讨。

一、黑体辐射规律的原理黑体是指对所有波长的辐射都能完全吸收的物体，它能够实现热平衡状态并对外发射电磁波。

根据黑体辐射规律，我们可以得出以下结论：1. 黑体辐射的频谱分布：根据普朗克公式，黑体辐射的频谱分布与物体的温度有关。

温度越高，辐射的峰值频率越高，而且辐射强度也随温度升高而增加。

2. 黑体辐射的强度与温度的关系：根据斯特藩-玻尔兹曼定律，黑体辐射的总辐射强度与温度的四次方成正比。

这意味着温度越高，黑体辐射的总辐射强度越大。

3. 黑体辐射的能量密度与温度的关系：根据斯特藩-玻尔兹曼定律，黑体辐射的能量密度与温度的四次方成正比。

这意味着温度越高，黑体辐射的能量密度越大。

二、黑体辐射规律的应用黑体辐射规律在许多领域都有广泛的应用，下面我们将介绍其中的几个典型应用：1. 太阳辐射：太阳可以看作是一个近似黑体辐射源，其辐射能量的分布规律符合黑体辐射规律。

太阳辐射的研究对于理解地球的气候变化、太阳能利用以及天体物理学等方面都具有重要意义。

2. 热辐射测温：利用黑体辐射规律，可以通过测量物体辐射的能量密度来推算物体的温度。

这在工业生产中的温度测量、红外线测温等方面有广泛应用。

3. 热辐射能源利用：利用黑体辐射的特性，可以设计高效的热辐射能源利用系统，如太阳能电池板、热辐射加热系统等。

三、黑体辐射规律的实验验证为了验证黑体辐射规律，科学家们进行了一系列实验。

其中最著名的是普朗克的黑体辐射定律实验和斯特藩-玻尔兹曼定律的实验验证。

普朗克的实验通过对黑体辐射的频谱分布进行测量，验证了黑体辐射的频谱与温度相关的规律。

他的实验结果与普朗克公式的预测相符，为黑体辐射规律奠定了基础。

斯特藩-玻尔兹曼定律的实验验证主要是通过测量黑体辐射的总辐射强度和能量密度与温度的关系。

黑体辐射实验报告实验目的：观察和研究黑体辐射的特性。

实验原理：黑体是指对一切入射辐射都能吸收完全的物体，不仅如此，黑体还能以极大的效率射出高温辐射，这种辐射称为黑体辐射。

根据普朗克研究黑体辐射的结果，他提出了普朗克辐射定律，即普朗克公式：E(λ，T) = [2 * π * c^2 * h] / [λ^5 * (exp(hc / λkT) - 1)]，其中，E(λ，T)表示黑体单位面积上的辐射能量密度，λ表示波长，T表示黑体的温度，c为光速，h为普朗克常量，k为玻尔兹曼常量。

实验工具：1. 黑体辐射源（如黑色金属球）2. 辐射测量器（如红外线测温仪）3. 光谱仪（用于测量不同波长的辐射强度）实验步骤：1. 将黑体辐射源加热到不同的温度（例如50℃、100℃、150℃等）。

2. 使用红外线测温仪测量黑体表面的温度，并记录数据。

3. 使用光谱仪测量黑体辐射的光谱，并记录不同波长的辐射强度数据。

4. 使用普朗克公式计算不同波长处的辐射能量密度，并绘制E-λ曲线。

5. 分析实验结果，观察不同温度下黑体辐射的特性及其变化规律。

结果分析：1. 根据实验数据绘制的E-λ曲线，可以观察到不同温度下的黑体辐射谱的变化规律。

2. 通过比较不同温度下的E-λ曲线，可以发现黑体辐射的峰值频率随温度的升高而增大，且峰值频率对应的辐射能量密度也随温度的升高而增大。

3. 根据普朗克公式，可以计算不同温度下的辐射能量密度，并观察到随着温度的增加，辐射能量密度的变化趋势。

结论：通过本实验观察和研究黑体辐射的特性，得出以下结论：1. 黑体辐射是与温度密切相关的，随着温度的升高，黑体辐射的峰值频率和辐射能量密度都增大。

2. 黑体辐射的频率分布符合普朗克公式所描述的曲线形状，即随着波长的减小，辐射能量密度增大。

3. 通过实验可以定量地研究和分析黑体辐射的特性，验证了普朗克辐射定律的有效性。

实验中可能存在的误差和改进措施：1. 温度测量误差：使用红外线测温仪对黑体表面温度的测量可能存在误差。