黑體輻射實驗報告(編輯修改稿)
2025-06-10 04:19 本頁面
【文章內容簡介】 得出黑體的總輻射通量與黑體的絕對溫度T的四次方成正比，即：（Wm2）式中T為黑體的絕對溫度，δ為斯忒藩－玻耳茲曼常數(shù)：式中k為玻耳茲曼常數(shù)，h為普朗克常數(shù)，c為光速。由于黑體輻射是各向相同的，所以其輻射亮度與輻射度的關系為：于是，斯忒藩－玻耳茲曼定律的輻射亮度表達式為：（Wm－2sr）諾貝爾獎獲得者維恩于1893年通過實驗與理論分析，得到光譜亮度的最大值的波長與黑體的絕對溫度成反比： 式中：A為常數(shù)，A＝10－3（）。光譜亮度的最大值為： 隨溫度的升高，絕對黑體光譜亮度的最大值的波長向短波方向移動。分析圖中曲線可以發(fā)現(xiàn)該曲線有如下特征：在任何確定的溫度下，黑體對不同波長的輻射本領是不同的。在某一波長λm處有極大值，說明黑體對該波長具有最大的單色輻出度。當溫度升高時，極大值的位置向短波方向移動，曲線向上抬高并變得更為尖銳。——普朗克輻射定律在實驗測得黑體單色輻出度之后，擺在人們面前的一個饒有興趣的問題是： 怎樣來解釋實驗上測得的M0（λ，T）λ曲線？怎樣從理論上求得絕對黑體單色輻出度的數(shù)學表達式？為此，在19世紀末許多物理學家作了巨大努力，從經典熱力學、統(tǒng)計物理學和電磁學的基礎上去尋求答案，但始終沒有獲得完全成功。1896年維恩根據經典熱力學理論導出的公式只是在短波波長與實驗曲線相符；1900年瑞利和瓊斯根據統(tǒng)計物理學和經典電磁學理論導出的公式只是在波長很長時不偏離實驗曲線。他們的共同結論是，在波長比lmax短時，輻射能量將趨于無窮大。這顯然是荒謬的結果，在物理學歷史上，這一個難題被稱為“紫外災難”?！白贤鉃碾y”表明經典物理學在解釋黑體輻射的實驗規(guī)律上遇到了極大的困難，是19世紀末經典物理學大廈上的兩朵烏云之一。顯然，如果事實不能被理論說明，那么理論存在缺陷，必須獲得重建。 1900年，對熱力學有長期研究的德國物理學家普朗克綜合了維恩公式和瑞利瓊斯公式，利用內插法，引
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