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黑體輻射定律實驗原理

更新時間:2019-07-05      點擊次數(shù):1975

何物體,只要其溫度在零度以上,就向周圍發(fā)射輻射,這稱為溫度輻射。 只要其溫度在零度以上,也要從外界吸收輻射的能量。

 

實驗原理

早在1859年,德物理學(xué)家基爾霍夫在總結(jié)當時實驗發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,用理論方法得出切物體熱輻射所遵從的普遍規(guī)律:在相同的溫度下,各輻射源的單色輻出度Mi(λ,T)與單色吸收率αi(λ,T)成正比,其比值對所有輻射源(i=1,2,┄)都樣,是個只取決于波長λ和溫度T的普適函數(shù)。而黑色物體對可見光能強烈吸收,則當獲取能量時也應(yīng)有在可見光區(qū)的強烈輻射,因而從黑體輻射的角度研究確定普適函數(shù)的具體形式就具有大的吸引力。顯然,如果單色吸收率αi(λ,T)=1,則該輻射源的單色輻出度Mi(λ,T)就是要研究的普適函數(shù)。而αi(λ,T)=1的輻射體就是黑體,簡稱黑體。黑體的輻射亮度在各個方向都相同,即黑體是個的余弦輻射體,輻射能力小于黑體,但輻射的光譜分布與黑體相同的溫度輻射體稱為灰體。

何物體,只要其溫度在零度以上,就向周圍發(fā)射輻射,這稱為溫度輻射; 只要其溫度在零度以上,也要從外界吸收輻射的能量。處在不同溫度和環(huán)境下的物體,都以電磁輻射形式發(fā)出能量,而黑體是種的溫度輻射體,即何非黑體所發(fā)射的輻射通量都小于同溫度下的黑體發(fā)射的輻射通量;并且,非黑體的輻射能力不僅與溫度有關(guān),而且與表面的材料的性質(zhì)有關(guān),而黑體的輻射能力則僅與溫度有關(guān)。在黑體輻射中,存在各種波長的電磁波,其能量按波長的分布與黑體的溫度有關(guān)。

黑體輻射定律

黑體輻射的光譜分析--普朗克輻射定律

1900年,對熱力學(xué)有長期研究的德物理學(xué)家普朗克綜合了維恩公式和瑞利-瓊斯公式,利用內(nèi)插法,引入了個自己的常數(shù),結(jié)果得到個公式,而這個公式與實驗結(jié)果相符,它就是普朗克公式,即普朗克輻射定律。此定律用光譜輻射度表示。

輻射常數(shù)C1 =2πhc2= 3.74×10-16 (瓦×米2)

二輻射常數(shù)C2 =hc/K=1.4398´10-2(米×開爾文)

K-玻爾茲曼常數(shù)

黑體的頻譜亮度隨波長的變化關(guān)系曲線圖。每條曲線上都標出黑體的溫度。 與諸曲線的大值相交的對角直線表示維恩位移線 。

維恩位移定律

即光譜亮度的大值的波長λ,與它的溫度T成反比:λmax=A/T

而A為常數(shù),即維恩常數(shù),A=2.896´10-3 (米×開爾文)

L max=4.10T5´10-6(瓦/米3.面角.開爾文5)

隨溫度的升,黑體光譜亮度的大值的波長向短波方向移動。

 

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