黑體輻射

黑體輻射

目的

利用簡單的空腔輻射(cavity radiation)模型,模擬黑體輻射(Black Body radiation)。

 

實驗

實驗裝置:任意紙盒或容器,不透光即可。需經簡易的加工過程,見以下說明。

 

 

原理思考

讓我們說明為什麼狹縫是最「黑」的?

 

解釋一下什麼是「黑」,當沒有任何光線從一個物體的表面反射到我們眼中時,我們會說這個物體是黑的。在狹縫處,因為沒有任何光線從盒子內部透過狹縫發出來;而所有外界進入狹縫的光,都被「限

制」在盒子裡,也就是說沒有任何光線由狹縫到達我們的眼中,所以我們看來最黑。而其他種類的筆所劃的黑線,表面多少都會反射一些光線,這些光線到達我們眼中,使他們看起來都沒有那麼「黑」,

這就是背後簡單的原理。 

 

討論

1.黑體輻射對近代物理發展史上的腳色為何?

2.黑體一定是黑的嗎?

 

關於實驗

在學習黑體輻射這個概念時,教科書最常引用的例子便是空腔輻射。然而利用「一個開了小孔的空腔」去想像「黑體輻射」這樣的概念時,恐怕許多人都覺得很困難。這個簡單

實驗提供你一個方法,能快速又具體地理解這個抽象的概念。

 

製作方法

 

一個紙盒,拆開來將內面(最好是白色或淺色)翻出來,重新黏合後將邊緣的細縫都封起來,達到不透光的目的。接著在紙盒上用小刀化一道狹縫,大約1 mm寬即可,長度不拘。然後在這道狹縫的兩旁用黑色的筆畫幾道一樣長度寬度的線(你可以用所有你手邊有的任何種類黑色的筆;鉛筆、簽字筆、鋼珠筆、奇異筆、白板筆…),到此就大功告成了。接下來拿著這個盒子給你的同學朋友看,問他哪一條黑線「比較黑」? 以圖片上的五條線而言,所有的人都會回答左邊數來第二條最「黑」。此時將盒子靠近他們,他們會非常訝異原來最黑的線其實是個縫!如果他們學過黑體輻射,此時應該能夠心領神會了,瞭解為什麼空腔的一個孔(縫)可以模擬黑體輻射。

 

製作

v.1 朱慶琪

 

指導老師

朱慶琪、林留玉仁

 

撰稿

朱慶琪