黑體輻射的實驗裝置

1. 邁克爾遜——莫雷實驗的成功之處在哪裡

以太理論

「以太」的提出，是為了解釋光在真空中以及在高速的空間中都能傳播這一事實。當時，認為光必須有一個載體才能傳播，而這種載體當光在真空中傳播時更顯得必要。

為了解釋真空不空，笛卡兒於17世紀第一個提出了「以太」的假說，並把「以太」描述為：以太是充滿整個空間的一種物質。真空中沒有空氣，但卻有這種無所不入的「以太」。

至19世紀上半葉，當光具有波動性被大多數物理學家承認時，以太假說又獲得了新的支持，於是，19世紀末的物理學界，牢固地確立了一種思想，認為有一種到處存在的、能穿透一切的介質，並充滿所有物質的內部和它們之間的空間，它的作用是作為光傳播的基礎。

惠更斯把它叫做以太（光以太），後來又被叫做法拉第管（電磁以太），被認為是引起帶電體和磁化物之間相互作用的原因。麥克斯韋的工作使這兩種假想的介質統一起來了。他指出光是傳播的電磁波，並建立了一個優美的數學理論，把所有涉及光、電和磁的現象結合在一起，光以太也就是電磁以太。這時，「以太」的存在似乎無可置疑了。

邁克爾遜-莫雷實驗

1881年(愛因斯坦當時才8歲)，邁克爾遜(1852~1931)設計了一個精密的儀器，即後來的邁克爾遜干涉儀。儀器裝置如圖所示，A是半鍍銀鏡，B和C是兩個反射鏡，且AC=AB=L，光從S出發，經A分為兩束，再經B和C反射後到達T處。當兩個光速有一定光程差時，即在T處出現干涉條紋。為了保持儀器的水平，邁克爾遜把儀器放在水銀槽上。

更多信息可以參考邁克爾遜莫雷

2. 什麼叫黑體輻射

(1)概述

對於外來的輻射，物體有反射和吸收的作用。如果一個物體能夠全部吸收，而不反射投射在它上面的輻射，就叫做絕對黑體，簡稱黑體。

一個空腔可以看作是黑體，因為在空腔上開一小孔，通過小孔射人空腔的輻射在空腔內多次反射後再射出小孔的機會很小，因而射入空腔的輻射能量幾乎全被吸收。

黑體輻射問題所研究的是輻射和周圍物體處於平衡狀態時的能量分布，當一個空腔和內部的輻射處於平衡狀態時，腔壁單位面積所發射出的輻射能量和它所吸收的輻射能量相等，實驗指出輻射能量密度ρυ只跟頻率υ和黑體的絕對溫度T有關，而跟空腔的形狀和組成物質無關。

(2)說明

①在熱力學和經典電磁波理論中，能量是連續的，物體所發射或吸收的能量可以是任意的值，按照普朗克的量子假說，能量是不連續的，普朗克假設諧振子的能量不能連續變化，而只能取一些分立值，存在著能量的最小單元(能量子hυ)，物體發射或吸收的能量必須是這個最小單元的整數倍，而且是一份一份地按不連續的方式進行。這樣的假設是和經典理論相抵觸的，因為根據經典理論，扳子可能具有的能量不應受任何限制。然而，正是普朗克引進了這樣的假設後，才得出了黑體輻射的正確公式。

②如果一個物體，在任何溫度下對任何波長的入射輻射能量的吸收系數都等於l，那末這個物體就是絕對黑體。如果有一個物體，對各種波長的吸收系數雖小於1，但近似地為一常數η(即沒有選擇性吸收)，那末這物體稱為灰體。η稱為灰體的黑度。一般金屬材料大都可以近似地看成灰體。
幾種材料表面的黑度
材料和表面情況 溫度(℃) 黑度η
磨光的銅 20～100 0.02～O.025
已氧化的銅 20～600 0.6～O.8
磨光的鋼 150～200 0.1～O.15
磨光的鋼 400～1000 0.15～O.4
煤 煙 任何溫度 O.95

3. 聲致發光的實驗

根據黑體輻射（波長與溫度的對應關系），以及後來科學家做的一些實驗，聲致發光的小泡的溫度約為20000開爾文。此產生機理與核聚變是相同的，水中的氣泡含有熱等離子體，高速振盪，故而可產生高溫。實驗基本設備圖如圖所示。但是由於實驗對聲音要求高（實際上，到目前為止，還未將此效應解釋清楚，所以對於輸入的聲音來說，只能依賴於不停地調試），受到微小的影響也會影響到實驗，故而此實驗成功率極低。