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WGH-10型黑体实验装置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。

主机部分有以下几部分组成，如图3所示：单色仪，狭缝，接收单元，光学系统以及光栅驱动系统等。

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。

2.光栅单色仪
光栅单色仪系统原理如图4所示。

 图4   光栅单色仪光学原理图

         M1反射镜、M2准光镜、M3物镜，M4反射镜，M5 深椭球镜

滤光片工作区间：      

 第一片  800－1000nm ；第二片  1000－1600nm ；第三片  1600－2500nm；

3.仪器的机械传动系统
仪器采用如图5（a）所示“正弦机构”进行波长扫描，丝杠由步进电机通过同步带驱动，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5（b），从而带动光栅转动，使不同波长的单色光依次通过出射狭缝而完成“扫描”。

                                           a．扫描结构                                      b．光栅转台

式中B为常数，1.47×10^-4

钨丝灯的辐射光谱分布R_λτ为：

上面谈到了黑体和钨丝灯辐射强度的关系，出厂时将给配套用的钨灯光源，一套标准的工作电流与色温度对应关系的资料。见表1                            

        表1     溴钨灯工作电流——色温对应表

                        (1)结构

光源系统采用电压可调的稳压溴钨灯光源，额定电压值为12V，电压变化范围2-12v。

                                 溴钨灯电源面板                                        溴钨灯电源背面图

                                                                     图6   溴钨灯电源

          图7 溴钨灯装接图                   图8  溴钨灯外形图 

 图9   光源光路图

5.接收器

     本实验装置的工作区间在800-2500 nm，所以选用硫化铅（PbS）为光信号接收器，从单色仪出缝射出的单色光信号经调制器，调制成50HZ的频率信号被PbS接收，选用的PbS是晶体管外壳结构、该系列探测器是将硫化铅元件封装在晶体管壳内，充以干燥的氮气或其它惰性气体，并采用熔融或焊接工艺，以保证全密封。该器件可在高温，潮湿条件下工作且性能稳定可靠。

6.电控箱
       电控箱控制光谱仪工作，并把采集到的数据及反馈信号送入计算机。

电控箱正面图                                                      电控箱背面图  

        图10  电控箱

【实验内容与步骤】

实验前请先仔细阅读实验仪器使用说明书

1.打开黑体辐射实验系统电控箱电源及溴钨灯电源开关。

2．打开计算机电源。

3．双击“黑体”图标进入黑体辐射系统软件主界面，设置：

工作方式——模式：能量，间隔：2nm.

工作范围——起始波长:800nm,终止波长：2500nm。

最大值：10000.0，最小值：0.0("最大值"与狭缝宽度有关,宽度越大,能量越大,"最大值"最多能调节为"10000")。（此时传递函数和修正为黑体均不选）

4.调节溴钨灯工作电流为2.5A，即色温为2940A，点击“单程”计算传递函数。

5．建立传递函数，并修正为黑体；

6．记录溴钨灯光源的全谱存于寄存器-1中。

7．改变溴钨灯工作电流，绘制不同色温下的黑体辐射能量曲线，把全谱存于五个寄存器中。

8．分别对各个寄存器中的数据进行归一化。

9．验证普朗克辐射定律。

10．验证维恩定律。

11．验证斯忒藩——波耳兹曼定律。

更多的使用请参照黑体实验装置说明书进行。

【实验数据记录与处理】

1．绘制不同色温下的黑体辐射能量曲线，如（2940 K，2770 K，2600 K，2500 K和2430 K）。

2．同一色温的曲线上取两点，列出数据表格，验证普朗克辐射定律，并计算相对误差。

3．验证斯忒藩——波耳兹曼定律，求出五个色温下斯忒藩——波耳兹曼系数，求平均，并计算相对误差。

4．验证维恩定律，计算维恩常数，并计算相对误差。

5．将以上所测辐射曲线与绝对黑体的理论曲线进行比较并分析之。

【注意事项】

开机：

（1）接通电源前，认真检查接线是否正确。

（2）狭缝的调整：狭缝为直狭缝，宽度范围为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，调节时应注意最大不超过2.5mm,平时不使用时，狭缝最好开到0.1-0.5mm左右。

（3）确认各条信号线及电源连接好后，按下电控箱上的电源按钮，仪器正式启动。

关机：

先检索波长到800nm处，使机械系统受力最小，然后关闭应用软件，最后按下电控向上的电源开关关闭仪器电源。