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文档简介

范例14.1 黑体辐射的规律 根据实验得出两个黑体辐射实验规律。黑体的总辐射本 领(能力)为P(T) = T4,这就是斯特藩-玻尔兹曼定律,其 中, = 5.6710-8W/(m2K4),称为斯特藩常数。 黑体的单色辐射本领(能力)的峰值波长与温度 的关系为Tm = b,这就是维恩位移定律,其 中,b = 2.89710-3mK,b称为维恩常数。 根据普朗克提出的黑体辐射公式,计算 斯特藩常数和维恩与温度有什么关系? 解析在任何温度下对任意波长的电磁波只吸 收不反射的物体称为绝对黑体,简称黑体。 范例14.1 黑体辐射的规律 黑体的单色辐射本领是在单位时间内从物体表 面单位面积上所发射的波长在到 + d范围内 的辐射能量dP(,T)与波长间隔d之比 M(,T)表示在单位时间内从物体表面单位面积 发射的波长在附近单位波长间隔内的辐射本 领,是波长和温度的函数,其单位是W/m3。 普朗克提出的 黑体单色辐射 本领的公式为 其中,k为玻 尔兹曼常数, h为普朗克常 数,c为真空 中的光速。 对波长从零到无穷大积分就得总辐射本 领,即:黑体单位面积辐射能量的功率 设 则 范例14.1 黑体辐射的规律 公式可 化为 其中 I为积分 手工计算I的步骤如下 设y = nx, 可得 其中用了分部积分法或 函数,还用到公式 这就是斯特藩常数。由此可得CI = 5.668810-8, 理论值与实验 值符合得很好 。 范例14.1 黑体辐射的规律 当波长趋于零时, x趋于无穷大,单色辐射本领M趋于零; 当波长趋于无穷大时, x趋于零,单色辐射本领M也趋于零。 因此单色辐射本领随波长的变化有极值。 令dM(x,T)/dx = 0,可得方程 xm = 51 exp(-xm) , 一般用迭代算法计算上式之值,除了 零解之外,可得xm的值为4.965。 这就是维恩常数。 可得 理论值与实验值 也符合得很好。 取温度为 参数,黑 体的单色 辐射本领 与波长的 关系如图 所示。 不论温度是多少,单 色辐射本领随波长的 增加先增加再减小。 峰值波长与温度的关系 遵守维恩位移定律:峰 值波长与温度成反比。 曲线下的面积表示总 辐射

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