磁单极子
何谓黑体？一般的物体对外来的辐射，都有反射和吸收作用（假定透明度为零）. 若一个物体对外来的一切波长的辐射，在一切温度下都能够全部吸收而不发生反射，该物体称为绝对黑体，简称黑体. 事实上当然不存在绝对黑体，但有些物体可以近似地作为黑体来处理，比如，一束光一旦从狭缝射入空腔体内，就很难再通过该狭缝反射回来，那么，这个开着狭缝的空腔体就可以看作是黑体.所有的物体都能发射热辐射，而热辐射和光辐射一样，都是一定频率范围内的电磁波，在常温和低温下，物体一般辐射出不可见的红外线；而在高温下，会辐射可见光、紫外线. 黑体是一种物体，自然也应该辐射电磁波.
历史上，很多物理学家都企图用经典理论解释黑体辐射规律.
1859年基尔霍夫以实验证明了黑体与热辐射达到平衡时，单辐射能量密度E(,T)随频率变化曲线的形状与位置只与黑体的绝对温度有关，而与腔体的形状及组成的材料物质无关. 1877年玻尔兹曼由分子运动论认识到熵S与几率的对数成正比. 他的方法是将能量E划分为P个相等的小份（叫能量元）, 这些能量元在N个谐振子中可以按不同的比例分给单个谐振子. 若单个谐振子的平均能量：
wrc2011
(1-2-1)
假设有W种分配方案（也叫配容数），则：
(1-2-2)
外大陆架配容数W就是几率，k 为玻尔兹曼常量，（J/K），N个谐振子系统的熵是单个谐振子的熵的N倍.
1893年维恩从实验中发现了黑体辐射的位定律. 他假定辐射能量按频率的分布类似于麦克
斯韦速度分布律，得到了现在称之为维恩公式的辐射公式
(1-2-3)
式中R(连杆机构λ,T)称为单辐射度（旧称为单发射本领），它表示在单位时间内，在黑体的单位面积上从λ到λ+dλ内，单位波长间隔内所辐射出的能量；T表示绝对温度，a，b是两个任意常数，分别称为第一和第二辐射常数. 维恩公式只在短波段与实验结果相符合，在长波段则出现明显偏差.
1895年普朗克正在德国柏林大学任理论物理教授，经常参加德国帝国技术物理研究所有关热辐射的讨论. 他认为维恩的推导不大令人信服. 于是从1897年起，投身于这个问题的研究. 普朗克把电磁理论用于热辐射和谐振子的相互作用，通过熵的计算，得到了维恩分布定律，从而使这个定律获得了普遍意义. 但他发现温度增高时，在长波方向，与实验结果仍有偏差，看来需作某些修正灵溪一中教育集团. 这时英国物理学家瑞利从另一途径也提出了能量分布定律.
1900年6月，瑞利（后经金斯修改）发表了一篇论文，他根据经典电动力学和统计物理学推导而得单辐射能量密度E(,T)由下式决定：
(1-2-4)
即瑞利——金斯公式. 式中c为光速，k为玻尔兹曼常量，T为热力学温度，为辐射频率. 此公式在低频部分与实验还算相符，但随频率增大与实验值的差距越来越大，当时引起发散，这是当时有名的“紫外灾难”, 见图1-2-1.
1900年12月14日普朗克在德国物理学会提出：电磁辐射的能量只能是量子化的. 他认为以频率作谐振动的振子其能量只能取某些分立值，在这些分立值决定的状态中，其对应的能量应该是某一最小能量的h整数倍, 即E=n n=1,2,3,… 这最小的能量称为能量子，称为普朗克常量， Js，在此能量量子化的假定下，他推导出著名的普朗克公式：
(1-2-5)
因为 (1-2-6)
(1-2-7)
将(1-2-6)和(1-2-7)代入(1-2-5)得
(1-2-8)
即黑体辐射波长在()范围中单辐射能量密度的分布公式，它与实验结果符合的很好. 普朗克提出的能量子假说具有划时代的意义，标志了量子物理学的诞生，因此获得了1918年诺贝尔物理学奖.
考虑到单辐射能密度E(λ,T)与单辐射度R(λ,T)之间的关系：，(1-2-8)式还可写成如下形式：
(1-2-9)
图1-2-1 黑体辐射能量图 图1-2-2二维恩位移图
普朗克公式经微分后可得维恩位移定律：
=4.965 (1-2-10)
式中为黑体辐射曲线的峰值对应的波长，T为绝对黑体温度，其他各意义同上. 见图1-2-2，光谱亮度的最大值的波长与它的绝对温度成反比：
(1-2-11)
A为常数，A=2.8978mk，随温度的升高，绝对黑体光谱亮度的最大值的波长位置会向短波方向移动. 只要测出λ，就可求得黑体的温度，这为光测高温得供了另一种手段。
普朗克公式经积分后可得斯忒藩—玻尔兹曼定律：
(1-2-12)
为斯忒藩—玻尔兹曼常数， =5.662（W/m2∙K4）
突然间的自我【实验仪器】
WGH—10型黑体实验装置是专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测量的仪器，可以记录光源的辐射能量曲线. 实验时通过改变光源的温度，分别进行扫描. 可以从记录的光谱辐射能量曲线直接看到维恩位移定律的现象，并能对普朗克定律、斯忒藩—玻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windows95/98系统下均能适用，功能强大，操作简便. 软件中普朗克公式可以计算出任意温度下的绝对黑体理论线，用户可按需提取.
WGH—10型黑体实验装置由光栅单仪、接收单元，扫描系统、电子放大器、转换采集、电流可调的溴钨灯光源、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.
WGH—10型黑体实验装置的光学系统如下：
图1-2-3 黑体辐射实验装置光学系统示意图
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，宽度范围0—2.5mm连续可调，发光源发出的光束通过入射狭缝S1，经平面反射镜M1反射到M2，M2是反射式凹面镜，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，衍射后的平行光经反射式凹面镜M3会聚在S2上. 又M4、M5经会聚在光电接收器D上
溴钨灯光源
标准黑体是黑体辐射实验的主要设备，但购买一个标准黑体的价格昂贵本实验采用溴钨灯光源作标准黑体. 溴钨灯的谱线近似于黑体辐射曲线，但是钨丝的发射系数不是1，所以需要进行修正. 点击软件，可以对不同温度下溴钨灯的曲线进行发射系数E的修正.
钨丝灯工作电流—温对应关系：
电 流（A） | 温（K） |
1.112 | 2250 |
1.31 | 2350 |
1.47 | 2410 |
1.63 | 2520 |
1.76 | 2580 |
1.90 | 2670 |
2.02 | 2780 |
2.14 | 2850 |
2.26 | 2950 |
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【实验内容与步骤】
实验内容
1. 绘制不同温度下的黑体辐射能量曲线.
2. 验证普朗克辐射定律.
3. 验证维恩位移定律.
4. 验证斯忒藩—玻尔兹曼定律.
实验步骤
1. 检查仪器连线，调节狭缝宽度.
2. 打开溴钨灯电源，打开控制箱电源，预热.
3. 开计算机，点击计算机运行黑体软件；单击屏幕，显示操作平面；进行从新初始化.
4. 绘制基线图；
调节溴钨灯电流为1.76(A)
点击：工作方式—基线—寄存器1—修正为黑体—传递函数—单程
此时，屏幕出现动态扫描绘制基线图，约6分钟后停止.
点击：计算传递函数（验证黑体辐射定律状态栏下）—确定
5. 绘制三条不同温度的黑体辐射能量.
a. 检查溴钨灯电流为1.76(A)
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