黑体辐射实验(共7张PPT)

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,黑体辐射实验,一、实验目的,1.验证普朗克辐射定律。,2.验证斯忒藩一波耳兹曼定律。,3.验证维恩位移定律。,4.学会测量一般发光光源辐射能量曲线的方法。,二、实验仪器,WGH-10,型黑体实验装置,第1页，共7页。,黑体辐射实验,二、实验仪器(续),第2页，共7页。,黑体辐射实验,三、实验内容,本实验采用,WGH-10,型黑体实验装置进行黑体（用溴钨灯可调光源）辐射能量的测量，这种装置也可以对任意发射光源的辐射能量进行测量，只须将溴钨灯取下换入被测光源即可。实验装置可以记录出发光源的辐射能量曲线。在做本实验时，通过改变溴钨灯光源的温度，分别进行扫描，就可以从记录的光谱辐射曲线直接看到维恩位移定律的现象，并能够对普朗克定律、斯忒藩-波尔兹曼定律进行较精确的验证，这是本实验的主要内容。,下面介绍一下实验仪器。,1.,WGH-10,型黑体实验装置的基本组成,黑体实验装置由光栅单色仪，接收单元，扫描系统，电子放大器，,A/D,采集单元，电压可调的稳压溴钨灯光源，计算机及打印机组成。它集光学、,精密机械、电子学、计算机技术于一体。,mmmm。mm，mm,左右。为去除光栅光谱仪中的高级次光谱，在使用过程中，可根据需要把备用的滤光片插入狭缝插板上。,第3页，共7页。,黑体辐射实验,三、实验内容（续）,2.仪器的光学系统,光学系统采用,CT,型，,光学原理图如下所示：,M1,反射镜、,M2,准光镜、,M3,物镜，,M4,反射镜、,M5,深椭球镜,G,平面衍射光栅、,S1,入射狭缝、,S2，S3,出射狭缝、,T,调制器,第4页，共7页。,学会测量一般发光光源辐射能量曲线的方法。,光学系统采用CT型，光学原理图如下所示：,第三片 16002500nm,黑体和钨丝灯辐射强度的关系，在钨丝灯出厂时给由厂方给出标准的工作电流与色温度对应关系的资料。,验证普朗克辐射定律。,仪器采用如图12-4（a）所示“正弦机构”进行波长扫描，丝杠由步进电机通过同步带驱动，螺母沿丝杠轴线方向移动，正弦杆由弹簧拉靠在滑块上，正弦杆与光栅台连接，并绕光栅台中心回转，如图12-4（b），从而带动光栅转动，使不同波长的单色光依次通过出射狭缝而完成“扫描”。,光学系统采用CT型，光学原理图如下所示：,第三片 16002500nm,标准黑体应是黑体实验的主要设置，但标准黑体其价格很高，所以本实验装置采用稳压溴钨灯作光源，溴钨灯的灯丝是用钨丝制成，钨是难熔金属，它的熔点为3665K。,光学系统的入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度连续可调，光源发出的光束从入射狭缝S1处进入系统，S1位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜M3成象在S2上。,第二片 10001600nm,黑体和钨丝灯辐射强度的关系，在钨丝灯出厂时给由厂方给出标准的工作电流与色温度对应关系的资料。,G平面衍射光栅、S1入射狭缝、S2，S3出射狭缝、T调制器,WGH-10型黑体实验装置是智能化的光谱仪器，仪器的工作完全在计算机的控制下进行。,验证维恩位移定律。,下面介绍一下实验仪器。,在做本实验时，通过改变溴钨灯光源的温度，分别进行扫描，就可以从记录的光谱辐射曲线直接看到维恩位移定律的现象，并能够对普朗克定律、斯忒藩-波尔兹曼定律进行较精确的验证，这是本实验的主要内容。,这种工艺措施使器件可以在高温和潮湿的条件下稳定可靠地工作。,光栅G每毫米刻线300条 闪耀波长1400nm滤光片,黑体和钨丝灯辐射强度的关系，在钨丝灯出厂时给由厂方给出标准的工作电流与色温度对应关系的资料。,灯的辐射光谱分布RT为,灯的辐射光谱分布RT为,工作区间：第一片 8001000nm,本实验采用WGH-10型黑体实验装置进行黑体（用溴钨灯可调光源）辐射能量的测量，这种装置也可以对任意发射光源的辐射能量进行测量，只须将溴钨灯取下换入被测光源即可。,WGH-10型黑体实验装置是智能化的光谱仪器，仪器的工作完全在计算机的控制下进行。,G平面衍射光栅、S1入射狭缝、S2，S3出射狭缝、T调制器,验证维恩位移定律。,黑体和钨丝灯辐射强度的关系，在钨丝灯出厂时给由厂方给出标准的工作电流与色温度对应关系的资料。,黑体辐射实验,三、实验内容（续）,光学系统的入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度连续可调，光源发出的光束从入射狭缝,S1,处进入系统，,S1,位于反射式准光镜,M2,的焦面上，通过,S1,射入的光束经,M2,反射成平行光束投向平面光栅,G,上，衍射后的平行光束经物镜,M3,成象在,S2,上。经,M4、M5,会聚在光电接受器,D,上。,各部件的规格如下：,M2、M3 mm,光栅,G,每毫米刻线300条 闪耀波长1400,nm,滤光片,工作区间：第一片 8001000,nm,第二片 10001600,nm,第三片 16002500,nm,3.仪器的机械传动系统,仪器采用如图12-4（,a）,所示“正弦机构”进行波长扫描，丝杠由步进电机通过同步带驱动，螺母沿丝杠轴线方向移动，正弦杆由弹簧拉靠在滑块上，正弦杆与光栅台连接，并绕光栅台中心回转，如图12-4（,b），,从而带动光栅转动，使不同波长的单色光依次通过出射狭缝而完成“扫描”。,第5页，共7页。,黑体辐射实验,三、实验内容（续）,4.溴钨灯光源,标准黑体应是黑体实验的主要设置，但标准黑体其价格很高，所以本实验装置采用稳压溴钨灯作光源，溴钨灯的灯丝是用钨丝制成，钨是难熔金属，它的熔点为3665,K。,钨丝灯是一种选择性的辐射体，它产生的光谱是连续的，它的总辐射本领,R,T,可由下式求出。式中为温度,T,时的总辐射系数，它是给定温度钨丝的辐射强度与绝对黑体的辐射强度之比，因此,或 式中,B,为常数，,B=1.4710,-4,钨丝,灯的辐射光谱分布,R,T,为,黑体和钨丝灯辐射强度的关系，在钨丝灯出厂时给由厂方给出标准的工作电流与色温度对应关系的资料。本实验光源系统采用电压可调的稳压溴钨灯光源，额定电压值为12,V，,电压变化范围2-12,v。,第6页，共7页。,黑体辐射实验,三、实验内容（续）,WGH-10,型黑体实验装置的工作区间在800-2500,nm，,仪器选用了在此区间有良好响应特性的硫化铅（,PbS）,作为光信号接收器。从单色仪出缝射出的单色光信号经调制器，调制成50,HZ,的频率信号被,PbS,接收，以利于进一步对信号进行放大。选用的,PbS,探测器是晶体管外壳结构、这种探测器是将硫化铅元件封装在晶体管壳内，内部充以干燥的氮气或其它惰性气体，并采用熔融或焊接工艺，以保证全密封。这种工艺措施使器件可以在高温和潮湿的条件下稳定可靠地工作。,WGH-10,型黑体实验装置是智能化的光谱仪器，仪器的工作完全在计算机的控制下进行。光谱仪通过一个电控箱与主计算机连接（,USB,接口），电控箱内部也有微处理器，它根据主计算机的命令控制光谱仪做相应的工作，并把采集到的数据及反馈信号送入主计算机。,第7页，共7页。,