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。     

黑体热辐射的微机描绘

本文用 QBASIC程序实现了黑体热辐射的微机描绘 .程序具有良好的界面和坚固性 ,通过编程、运行程序 ,一方面可以让学生从交互操作过程中深入理解黑体热辐射规律 ,另一方面还可以让学生在学习物理知识的同时使他们的程序设计能力得到培养 .     

黑体热辐射的微机描绘

本文用ＱＢＡＳＩＣ程序实现了黑体热辐射的微机描绘,程序具有良好的界面和坚固性,通过编程、运行程序,一方面可以让学生从交互操作过程中深入理解黑体热辐射规律,另一方面还可以让学生在学习舶听同时使他们的程序设计能力得到培养。     

组合式黑体辐射实验装置的搭建和探究

利用HFY-200BII型黑体辐射源和相应的热辐射探测器以及微伏特计搭建了一套组合式黑体辐射实验装置,通过该装置验证了黑体辐射的基本规律,论证了黑体辐射实验方法的可行性.     

采用光热辐射计量术测量固体材料的光谱吸收系数

本文采用一种新的测试技术——光热辐射计量术(PTh),对固体材料进行非接触式光谱研究,文中介绍了光热辐射计量理论,并在实验上获得Ce_2O_3粉末和果树叶的相对光谱吸收系数.     

侧壁带光隙槽的黑体腔

本文介绍三种黑体腔的设计方法:锥齿光隙黑体腔、矩齿光隙黑体腔和梯形光隙黑体腔。写出它们的设计公式,并分别给出一适用腔体的几何参数。     

锶原子光晶格钟黑体辐射频移评估

在中性原子光晶格钟的系统不确定度评估中,通常黑体辐射引起的频移是最大的一项.黑体辐射频移主要受周围环境温度的影响.针对国家授时中心的锶原子光晶格钟实验系统,通过理论分析、腔体表面温度的测量和软件模拟相结合的方法,评估了锶原子光晶格钟黑体辐射频移的修正量和不确定度.其中主要分析了锶原子炉、蓝宝石加热窗口、透过窗口片进入到真空腔体内的室温以及Zeeman减速装置对原子团处的热辐射引起的黑体辐射频移.在真空腔体外表面设置了5个测温点,利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度变化,用SolidWorks绘图软件建立腔体模型,通过有限元分析软件模拟出在真空腔体温度变化0.72 K时,原子团所处位置温度的波动为0.34 K.最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1) Hz,不确定度为2.4×10~(-17).     

-60℃～80℃面源黑体辐射特性校准系统

分析面源黑体及其辐射特性校准在红外热像仪研制、航天红外遥感及民用领域等的需求背景。提出一种基于光谱辐亮度比对的－60℃－80℃面源黑体辐射特性校准装置，并详细地分析校准数学模型。     

热辐射谱的多道采集及最小二乘法温度解析

本文报道一种以CCD光学多道分析器采集热辐射谱，用最小二乘法计算拟合普朗克黑体辐射曲线，从而解析获得辐射温度的新方法。使用上述方法对钨带灯辐射谱进行了采集解析，温度计算结果与计量检定值误差小于1％。讨论了该测试方法的优越性。     

三锥黑体腔

持黑体光壁腔观点,用几何光学方法模拟黑体,得一三锥黑体腔。推导了三锥腔的设计公式,并给出实用黑体腔的设计参数。确定腔壁比辐射率值ε_6=0.16,黑体ε设计值达0.9999。     

高温黑体性能评定和温度测量

中国计量科学研究院引进了高温黑体BB3500M作为新的光谱辐射照度基准光源。黑体BB3500M包括辐射腔体和温度反馈系统。辐射腔体由一系列高温热解石墨环组成,可以加热至3 500 K。在光谱辐照度测量中,高温黑体的性能参数和温度测量至关重要。对于黑体的性能参数,着重考察了黑体温度的稳定性和腔底温度的均匀性。在将高温黑体的光谱辐射照度传递给工作标准灯时,黑体的温度可能发生改变。实验观测了一小时内黑体的温度漂移情况。当高温黑体加热至3 016 K时,采用温度反馈系统的BB3500M稳定在0.3 K。实验光路中设置了限制光栏,用于屏蔽来自黑体腔壁的辐射。黑体腔底辐射环的温度均匀性优于0.2 K。在温度测量中,2 473 K以下的温度可以直接溯源到中国计量科学研究院热工处,对于更高温度的测量需要进行温度延伸。文中从普朗克公式出发,通过多波长亮度比较法进行了温度延伸。实验先在低温区进行延伸证实了方法的可能性,然后进行了高温区的温度延伸。     

二锥黑体腔

用一特殊光路模拟黑体，将简单的二锥腔变成黑体发射率为０．９９９９９的黑体模拟器。给出黑体模拟数学式和适用模型的几何参数。     

卫星多光谱扫描仪模拟空间环境辐射定标技术

模拟空间环境辐射定标技术主要用于卫星发射前对其所携带的多光谱扫描仪的响应特性进行辐射定标,为用户提供定标曲线。介绍了利用多个光源、多套定标光学系统的多光谱扫描仪辐射定标技术。多谱段光源系统由太阳辐照积分球和黑体组成,积分球用于可见光、近红外谱段的辐射定标,黑体用于远红外谱段的辐射定标。多谱段定标光学系统通过在真空低温环境下的精密传动机构切换反射镜位置,以离轴抛物面反射镜为中心形成两套光学系统,分别将积分球、黑体的辐射反射到扫描仪的入口,从而一次试验即可完成卫星多光谱扫描仪全谱段的辐射定标。     

表面结构对面源黑体光谱发射率的影响

随着红外测温技术的快速发展,红外测温仪在军事及民用领域得到广泛应用,对测量准确度的要求提升到了新的高度。面源黑体辐射源作为非接触测温设备校准的核心装置,近年来受到广泛的关注。发射率是描述辐射源性能的重要指标,目前缺少黑体表面形貌对发射率影响的研究。面源黑体发射率主要由表面凸锥结构和涂覆涂层决定。为设计出高发射率面源黑体,以具有凸锥结构的面源黑体为基础模型,引入间距及涂层结构,建立具有不同表面结构参数、单元间距及涂层厚度的面源黑体模型,设置基底材料为石墨,涂层材料为氮化硅,通过有限元软件得到仿真模型的反射率,利用反射率反演得到其发射率,绘制3～14μm范围内的光谱发射率曲线;研究面源黑体表面的电场分布情况。分析结构单元的宽高比、涂层厚度和结构单元间距等参数对发射率的影响。结构单元高度与发射率成正比、较窄的宽度对发射率有优化作用,发射率随宽高比的减小而增大。涂层结构改变了光谱发射率的下降趋势,在11μm后发射率上升,发射率随厚度增加而增大;单元间距变化与发射率成正比。设置初始面源黑体单元结构高度为10μm、宽度为1μm,在该模型上依次添加2μm涂层及2μm间距结构,进行仿真计算。优化后黑体...     

锥齿光隙黑体腔

用几何光学方法模拟黑体得一锥齿光隙黑体腔。给出黑体数学模拟式及适用胶体参数。     

柴油的透射光谱测量和热辐射物性参数反演

提出了一种基于填充柴油类半透明液体光学腔的透射光谱反演其介质光学常数的新方法(IDTM),通过测量填充水光学腔的透射光谱并反演水的光学常数进行了方法验证。采用Bruke V70傅里叶红外光谱仪实验测量了填充柴油光学腔在波长2~15 μm的透射光谱,基于新方法反演得到柴油在部分波长区域的光学常数,进而计算得到了其热辐射物性参数。研究结果表明：(1)在波段为2.0~2.5 μm,新方法(IDTM)反演水的光学常数同文献结果基本一致。(2)IDTM反演液体光学常数精度同MCDTM基本一致,且明显高于SODTM和SDTM。(3)柴油在波长2~15 μm范围透光性能较差,其中存在2.4,3.4,6.9,7.3和13.8 μm等5个强吸收区域。(4)柴油的光学常数和热辐射物性参数光谱选择性很强,在不同波段其值差距较大。     

黑体辐射的温度敏感性

导出理想黑体辐射强度的相对变化与温度的相对变化之比的一般形式,并给出一般的计算方法和结果。由此讨论理想黑体光谱和带辐射强度的温度敏感特性及其对温度遥感等的意义。     

强激光毁伤过程的热辐射谱测量

以热辐射谱的温度反演为例,介绍了光谱技术在强激光毁伤过程中的应用。利用自制的高速光谱测量系统,实时采集了毁伤过程中的辐射光谱,基于普朗克黑体辐射原理,反演了毁伤区的温度,并应用主成分回归算法,计算得到了毁伤区的温度分布,实现了强激光辐照靶材过程中瞬态温度和温度分布的测量。光谱测量区在200～1 000 nm时,所对应的温度反演为700～6 000℃。     

四锥黑体腔

用几何光学方法模拟黑体,得一四锥黑体腔。推导了四锥腔的设计公式,并给出适用黑体腔的设计参数。     

具有SiC基底负折射率薄膜热辐射特性

本文研究了具有SiC基底的负折射率薄膜复合体的热辐射特性。利用传输矩阵方法及基尔霍夫定律推导了复合层的热辐射特性计算公式。通过对比,分析了负折射率薄膜对SiC热辐射特性的影响。结果显示,负折射率薄膜能够显著地改变传统半导体材料的热辐射特性。通过调整薄膜结构的体系参数,还可以对复合体热辐射的方向特征和光谱特征进行相应的调制。