基于傅里叶变换光谱验证维恩位移定律

在红外波段对黑体辐射规律中的维恩位移定律进行了验证.通过搭建的傅里叶变换红外光谱仪测得一系列温度下黑体的红外辐射谱,验证了辐射峰值波长与温度倒数之间的正比例关系,比例系数为2.812×10^(-3)m·K,与标准值的偏差为3%.实验还探索了包括动镜移动速度校准等装置优化的方法,并采用傅里叶变换算法处理实验数据.

关于黑体辐射曲线拐点问题的讨论

本文指出在由黑体辐射公式导出维恩位移定律的过程中求解黑体辐射曲线的拐点时经常发生的错误,分析引起此错误的原因,以及部分大学教材中表示黑体辐射单色辐射度的不妥之处.

空腔“黑体”辐射的简单模型及推论

建立了一个简单的模型来描绘空腔辐射中腔壁与辐射场的能量交换,由此可以得到空腔辐射平衡场能谱的性质,基尔霍夫定律,以及空腔与黑体的关系．

斯特藩－玻尔兹曼辐射定律及其应用

斯特藩－玻尔兹曼辐射定律及其应用曹鼎汉１斯特藩－波耳兹曼定律的形成过程基尔霍夫（１８２４～１８８７）辐射定律指出，黑体辐射的总能量只是温度的函数。１８７９年，斯特藩对物质的辐射问题进行研究，由实验得出结论：黑体辐射的总能量与波长无关，仅与绝对温度的四...

普朗克辐射定律及其应用

20世纪初,普朗克根据其量子学说,从理论上导出:黑体在给定温度下,发射热辐射的光谱辐射功率密度按波长(或频率)

热辐射定律实验

量子力学和相对论是近代物理学的两大支柱。而黑体热辐射定律的研究对量子力学的创立起过特殊的作用。为了使学生对黑体辐射规律有直接的认识,我们研制了这套实验仪(暂定名:RF—1型热辐射定律实验仪),让学生方便地进行分组实验。

有关黑体辐射的若干话题

黑体辐射问题在近代物理学发展史上的重要性是众所周知的。这方面的历史知识对于培养学生的综合素质相当有益。但在普物教学中由于课时所限,不管是通用教学参考书还是课堂讲解都过于简单。本文希望能为这方面的教、学提供参考。1 推演p=u/3 考虑充满均匀且各向同性电磁辐射的空腔,设辐射能量密度为u,让这个空腔容器开个面积为△S的小孔。

基于光谱发射率函数基形式不变的辐射测温技术

近年来,随着国防、工业、科技等领域飞速发展,无论是对于军用动力发射系统还是对于民用钢铁冶炼以及高科技新兴产业,辐射温度测量都具有重要意义。尤其在温度极高且伴随着瞬态测温(小于1μs)需求的场合,多光谱辐射测温法被广泛运用。多光谱辐射测温法是通过选取被测目标多个特征波长,测量特征波长的辐射信息,再假设发射率与波长相关的数学模型,最终求解得到辐射温度。目前,利用该方法实际测温时,光谱发射率都采用固定的假设数学模型,而针对目标在不同温度状态下,该固定模型则无法进行自适应变化。同样,在不同温度下,如何解算最终的发射率和辐射温度也没有普适性的方法。基于普朗克黑体辐射定律,提出一种被测目标在不同温度下光谱发射率函数基形式不变的思想,简称发射率函数基形式不变法。通过该方法,发射率模型可以根据物体在不同温度状态下,函数系数动态改变来进行自适应变化。同时对于如何解算最终的发射率和辐射温度也相应提出了普适性的方法。通过大量仿真验证以及实际测量光谱辐射照度标准灯和溴钨灯温度实验,证明本文提出的方法比现有的光谱发射率处理方法更加简单实用并且能够有效地提高光谱发射率的计算精度,从而提高辐射温度测量精度。同时具有实用性好、应用广泛等特点。

热辐射测温系统中探测器非线性校正方法

热辐射测量技术中,红外探测器的非线性效应导致对目标红外辐射测量时存在一定误差。依据黑体辐射定律,理论计算得出黑体在不同温度、一定波长带宽下的热辐射量曲线,实验测得同样参数下红外探测器检测到的热辐射量。利用理论曲线对探测器的检测曲线进行修正,校正探测器非线性效应,提高热辐射测温的测量精度。

非均匀热气体红外辐射特性计算新方法

非均匀热气体由于内部温度、密度、组分浓度随空间分布不同,其红外辐射特性的计算十分困难。为了描述非均匀热气体的红外辐射特性,从统计学的角度上提出等效分子黑体的假设,运用概率论模型推导出一种计算热气体红外辐射特性的新方法,并将该方法应用于非均匀热气体的红外辐射特性计算。该方法完全等同于布格尔—朗伯特衰减定律,并给予该定律一种直观的物理意义,仿真结果也验证了该方法的正确性。

多光谱辐射瞬态高温测温计的研制

在现代动力学发射系统中,在强电磁场激发下瞬间产生的等离子体的火焰辐射温度对飞行目标运动状态以及动力系统轨道烧灼情况有着重要的影响。针对该情况下火焰不仅温度极高,而且其产生是一个瞬态过程。因此,传统的接触式测温方法不再使用,而基于光学高温计和CCD成像阵列等非接触式测温方法也无法响应瞬态过程。文章以经典的普朗克黑体辐射定律作为理论基础,结合多波长光谱辐射方法,研制了新型的多光谱辐射瞬态高温测温计。该高温计可以对目标产生的从300～860nm的波段内任意波长光谱的提取,最快响应时间可达到2ns。通过采用高分辨率衍射光栅和光纤连接的方式,保证多光谱提取的准确性。实验结果表明,利用目标发出的多光谱辐射测温与高速响应光电探测器件相结合的方法能够测量得到动力发射目标表面辐射温度分布的同时,也保证了较高的精度,满足了对于发射瞬间物体表面瞬态温度测试的要求。

热辐射波长测温法的理论研究

从黑体热辐射的普朗克定律出发 ,导出了热辐射光能量与波长关系中的峰值和拐点位移公式。根据这些公式 ,提出了热辐射测温技术中的波长测温方法 。

基于双波段比色与计算机视觉构建火焰温度场

热辐射是大学物理实验教学的重要内容。采用热辐射的双波段比色法与计算机视觉技术,成功设计并搭建了一个用于构建火焰温度场分布模型的实验装置。该装置通过计算机视觉系统采集和匹配不同波段下的火焰热辐射数据,并依据双波段比色法的理论对实验数据进行计算,最终得到了火焰温度场分布模型。同时,还使用Python语言开发了一套自动化采集与计算程序。通过该装置,深入研究了不同因素对火焰温度和温度场分布的影响,并运用所测得的实验数据成功验证了普朗克黑体辐射定律。

维恩位移定律的剖析

普朗克函数的研究不仅推动了光量子理论的建立,而且在天体辐射和大量热力工程中获得了广泛的应用。文章从黑体辐射的普朗克公式出发,运用推导、图像等方式,得到了维恩位移定律的两种不同形式的表达式,具体地分析了峰值波长和峰值频率的来源,在此基础上证得了两者之间的关系,从而说明了维恩位移定律原始表述是由实验决定的,最后阐述了两种表述的物理意义。

黑体的分析和研究

简单介绍了宇宙黑体。阐述了黑体所遵循的规律和特性，为科学研究提供了理论依据。在实际应用中，将目标为飞机、军舰等的热辐射，用本文介绍的空腔型黑体辐热源来等效，便于红外检测系统的标定与测试。

维恩位移定律的证明

运用数学软件Mathematica3.0对维恩位移定律证明中涉及的超越方程进行了求解并作出了函数关系曲线。通过比较分析指出能量密度极大值对应的波长λm 与对应的频率νm 间的区别。