黑体辐射实验报告
8页1、黑体辐射摘要: 1900 年普朗克发表的黑体辐射公式在物理学上是一项划时代的成就。在此以前黑体辐射的波长分布虽然已经有了相当可靠的实验数据,但经典物理学的理论解释却导致了非常尖锐的矛盾。这一问题在经典物理学的范畴内是无法合理地解决的,普朗克引进了量子化的假设,推导出黑体辐射波长分布公式。量子化假设已成为当代物理学的基石,对当代科学技术的发展产生了深远的影响。Blackbody radiation Wang Duo (the College of Science,BUPT.Beijing,100876) Abstract: Plancks blackbody radiation formula in 1900 is a landmark achievement in physics. Prior to this, although the blackbody radiation in the wavelength distribution of the data has been very reliable, but the theory of the classical physics
2、 explains lead to a very sharp contradiction. This issue in the scope of classical physics cannot be reasonably resolved, Planck introduced the quantum assumptions and derived blackbody radiation wavelength distribution formula. Quantization hypothesis has become the cornerstone of contemporary physics, and had a profound impact on the development of modern science and technology. 引言: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
3、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。 1. 实验原理11 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:式中:第一辐
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