我的黑体红外辐射的论文

关于黑体辐射的论文【摘要】到了十九世杰末，古典物理似乎已经趋于完善。当时英国著名的物理学凯尔文爵士就说过：在已经建立的科学大厦中，后辈物理学家只能作一些零碎的修补工作了。然而，凯尔文同时也指出了“在物理学晴朗天空处，还有两朵小小的令人不安的乌云”。这两朵乌云，指的是当时令人困惑的两个物理结果：一个是企图找出当时深信处在的传播光波的介质（俗称“以太”）但告失败的实验；另一个是古典物理理论结果与热辐射实验的严重偏离，亦称为“紫外灾难”。第一朵乌云导致了爱因斯坦的相对论，从而改变了人们的时空观；而第二朵乌云则揭开了量子科技革命的序幕。而我将要介绍的在这个时期中的黑体辐射及其应用。【关键词】物理学、热辐射、黑体辐射、应用一、黑体及黑体辐射如果热辐射吸收体，在任何温度下都能完全吸收外来的辐射能量而不反射，则称之为黑体。所以黑体并不代表黑色。但是生活中亦没有真正的黑体存在，所以我们就制造了一个空腔，就像在一个密闭的空间中，有一个很小的孔，则性质近似于黑体。我们了解了黑体，那什么又是黑体辐射呢？由黑体表面发出的热辐射，称为黑体辐射，对空腔而言，当电磁波由小孔进入空腔后经由多次反射后会被吸收，因此从小孔逸出的机率极小，故空腔可视为黑体，此时从空腔小孔放出的热辐射，即为黑体辐射。二、黑体辐射定律黑体辐射定律[1]是德国物理学家马克斯·普朗克(MaxPlanck)于1900年所创的黑体普朗克辐射定律，是公认的物体间热力传导基本法则，虽然有物理学家怀疑此定律在两个物体极度接近时不能成立，但始终无法证明和提出实证。美国麻省理工学院(MIT)2009年7月30日宣布，该校动力工程学华裔教授陈刚与其团队的研究，首次打破“黑体辐射定律”的公式，证实物体在极度近距时的热力传导，可以高到定律公式所预测的一千倍之多。三、黑体辐射的应用一般而言，测量温度可以用温度计直接测量，但是当我们无法使用温度计时，就可以靠此理论来得知。黑体辐射最大的贡献在于测量天体恒星的温度，甚至是宇宙背景温度。（一）测量天体温度1.等效温度我们把天体视为黑体，使其具有黑体的特征，把该星球所放射出来的波长所具有的能量一一相加，再看看黑体在什么温度下所具有的能量一样，则称该星球的温度为此时黑体的温度，此温度称为等效温度。但是，要测量等效温度得先知道我们和它之间的距离、它的表面积、它各个波长的能量以及在测量的距离中是否有其它物质吸收它的能量，太为麻烦，所以人们大多不用等效温度的方法测量。2.色温度我们可以利用温度越高的黑体越喜欢发出短波长的光的特征，来找出天体的温度。选择我们已知的数个温度的黑体光谱，选择几块区域，得出这几种温度的黑体在这几个区间内的辐射量的比值。这些比值与温度有一对一的对应关系，而且温度越高，比值越高（短波长的波段比长波长长），不论选择哪两个波段。如此，我们便可选定两个不同波长的波段，测量该天体在这两波段的辐射强度比，看看和哪一种温度的黑体一样，我们就说该天体具有这样的温度。用这种比较不同色光强度的方法得出来的温度称为色温度。3.色指数我们利用B、V双色测量光来测知。B滤镜的透光范围以波长为4400A为中心，有效透过带宽为980A，相当于蓝色光，V滤镜透光范围则以5500A为中心，带宽为890A，相当于绿色光（是人眼最敏感的波段，V来自visual一字）。我们用这两种滤镜加在仪器上观测天体，得到天体在这两个波段的星等，如此可知天体分别在蓝色光与绿色光的辐射情形。如果我们再拿B星等减B星等，就得到一个叫色指数的量。色指数与前面提到的色温度在概念上是相同的，天体的色指数越小，色温度就越高，而其颜色就越蓝。（二）实际应用1.宇宙背景温度1964年两位年轻的天文学家阿诺·潘齐尔斯与罗伯特·威尔森发现一个令他们困惑的电波杂讯。他们侦测至个地球以外的杂讯。这个杂讯，不仅与太阳本银河系的所在位置无关，而且各个方向所接收到的强度都一样。这个微波辐射很快发现来自遥远的宇宙边际。由美国航空即太空总署（NASA）发展出来，于1989年11月18日发射升空的“宇宙背景探索太空船”的首要任务是观察来自早期宇宙四散的红外光和微波辐射所形成的宇宙背景微弱热源讯号，发现宇宙背景辐射的温度约为绝对温度2.725±0.002K.2.在生活中的应用在现实生活中的黑色颜料就具有黑体的特性,能吸收不同波长的可见光,几乎不向外反射.冬天穿黑色的衣服比较暖和,就是这个道理.太阳能热水器也是利用了这一原理.在科学领域,利用黑体辐射原理,制成能吸收雷达波的黑色涂料,可用于涂布隐形飞机表面的涂层；激光器的发明也利用了这一原理。3.在工业上的应用黑体在工业上主要应用于测温领域，最主要的产品是黑体炉。对辐射温度计的校准、检定，通常采用比较法，就是通过高稳定度的辐射源（通常为黑体辐射源）和其他配套设备，将标准器所复现的温度与被检辐射温度计所复现的温度进行比较，以判断其是否合格或给出校准结果。在校准、检定工作中，辐射源一般在-6～1200℃（或1600℃）范围内可用开口式中、低温黑体炉，1200（或1600℃）～3200℃采用抽真空并充惰性气体保护的高温黑体炉。标准器分别为二等标准热电偶（二等标准铂电阻温度计）和标准光学（光电）高温计。四、总结随着科技日新月异的发展，我相信黑体辐射的发展也会越来越快，这无论是对宇宙的探索还是对人们生活各个方面都有着深远的作用。随着黑体辐射的发展，使我们能够对浩瀚的宇宙能够有更多的了解，也为许多科学家的研究提供了技术支持，也许有一天我们对宇宙的宇宙能够不仅仅局限于银河系，能够冲出银河系进行更深远的探索。【参考献】【1】佚名，黑体辐射理论背景及其应用[J]，中国知网2014,9,24【2】佚名，黑体应用场合[[DB/OL]，百度文库2013,10]