1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。WGH-10型黑体说明书概述WGH-10 型黑体实验装置专门用于进行黑体辐射能量的测量和任意发射光源的辐射能量的测量。能够记录出发光源的辐射能量曲线。在实验时, 经过改变光源的温度,分别进行扫描,能够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。WGH-10型黑体实验装置的控制系统采用WINDOWS界面 ,在 WINDOWS 95/98系统下均能适用,功能强大、操作简便。控制软件中, 根据普朗克公式能够计算出任意温度下的绝对黑体的理论曲线, 用户能够根据需要提取。WGH
2、-10型黑体实验装置所配的光源是溴钨灯,溴钨灯的谱线大致类似于黑体,可是由于钨的发射系数不是1,因此需要进行修正。 软件能够对不同温度下溴钨灯的曲线进行发射系数(仅限于溴钨灯)的修正。另外 WGH-10型黑体实验装置还可作为光谱区间在800-2500nm 范围的光栅光谱仪使用 ,进行其它实验。1规格与主要技术指标1.1规格、参数 :相对孔径焦距色散元件狭缝主机尺寸1.2主要技术指标波长范围波长精度波长重复性杂散光2D/F=1/7302.5 mm300L光栅0-2 mm连续可调 ,360300160mm:8002500nm 6 nm3 nm 0.3%T示值精度0.01mm/格 ,最大高度20mm
3、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2.1黑体辐射任何物体 , 只要其温度在绝对零度以上,就向周围发射辐射, 这称为温度辐射。黑体是一种完全的温度辐射体,即 ,任何非黑体所发射的辐射通量都小于同温度下的黑体发射的辐射通量 ; 而且 ,非黑体的辐射能力不但与温度有关, 而且与表面的材料的性质有关。 而黑体的辐射能力则仅与温度有关。黑体的辐射亮度在各个方向都相同,即黑体是一个完全的余弦辐射体。辐射能力小于黑体 , 但辐射的光谱分布与黑体相同的温度辐射体称为灰体。2.2 黑体辐射定律2.2.1 黑体辐射的光谱分布普朗克辐射定律此定律用光谱辐射度表示,其形式为 :E TC13
4、)C 21)( 瓦特 / 米5 (e T-16(2式中 : 第一辐射常数 C = 3.74 10瓦米 )1第二辐射常数 C = 1.439810-2(米开尔文 )2黑体光谱辐射亮度由下式给出:L TE T ( 瓦特 / 米 3 . 球面角 )图 2-1给出了 L T 随波长变化的图形。图 2-1黑体的频谱亮度随波长的变化。每一条曲线上都标出黑体的绝对温度。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。与诸曲线的最大值相交的对角直线表示维恩位移定律。2.2.2黑体的积分辐射斯忒藩波尔兹曼定律此定律用辐射度表示为,ETE T dT 4 ( 瓦特 / 米 2)0T 为黑体的绝对温度
5、,为斯忒藩波尔兹曼常数 ,=25k 4= 5.67010-8 (瓦 / 米 2 . 开尔文 4)15h3c2其中 , k 为波尔兹曼常数 , h为普朗克常数 , c为光速。由于黑体辐射是各向通行的,因此其辐射亮度与辐射度有关系ETL于是 ,斯忒藩波尔兹曼定律也能够用辐射亮度表示为LT 4 (瓦特 / 米 2. 球面度 )2.2.3 维恩位移定律光谱亮度的最大值的波长max 与它的绝对温度T 成反比 ,AmaxTA 为常数 , A=2.89610-3 (米开尔文 )L max=4.10T5 10-6 (瓦特 / 米 3. 球面角 . 开尔文 5 )随温度的升高,绝对黑体光谱亮度的最大值的波长向短
6、波方向移动。3 黑体实验装置的实验原理3.1 仪器的基本组成WGH-10型黑体实验装置, 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。该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。* 注 :计算机及打印机不包含在仪器配置内,用户可选配。(各部分的连线插头均唯一,不会出现插错现象)资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3.2主机结构主机部分有以下几部分组成:单色器 ,狭缝 ,接收单元 ,光学系统以及光栅单色器溴钨灯观察窗出缝入缝接收器驱动系统等。图 3-1WGH-10型黑体实验装置3.
7、2.1狭缝狭缝为直狭缝 , 宽度范围 0 2.5mm连续可调 , 顺时针旋转为狭缝宽度加大 , 反之减小 , 每旋转一周狭缝宽度变化 0.5mm。为延长使用寿命 , 调节时注意最大不超过 2.5mm, 平日不使用时 , 狭缝最好开到 0.1 0.5mm左右。为去除光栅光谱仪中的高级次光谱, 在使用过程中, 操作者可根据需要把备用的滤光片插入入缝插板上。3.2.2仪器的光学系统光学系统采用C T 型 ,如图 3-2 。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 3-2光学原理图M1反射镜、M2 准光镜、 M3 物镜 , M4 反射镜、M5 深椭球镜、M6 转镜G平面衍射光栅
8、、S1 入射狭缝、S2, S3出射狭缝、T 调制器入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝,宽度范围0 2.5mm 连续可调 ,光源发出的光束进入入射狭缝S1, S1 位于反射式准光镜M2的焦面上 ,经过 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。M2、M3焦距302.5mm光栅 G滤光片工作区间:每毫米刻线第一片800300 条闪耀波长1400nm 1000nm第二片1000 1600nm第三片1600 2500nm3.2.3仪器的机械传动系统仪器采用如图3-3( a)所示”正弦机构”进行波长扫描,丝杠由步进电机经过同步带驱动 ,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3-3( b) ,从而带动光栅转动,使不同波长的单色光依次经过出射狭缝而完成”扫描”。
