凝聚态物理学
黑体辐射与普朗克定律
探究普朗克黑体辐射谱随温度的变化。检验峰值按维恩位移律 移动，总功率按斯特藩–玻尔兹曼定律 变化。
器材
- 普朗克谱随频率/波长的曲线图
- 含振荡模式的虚拟辐射空腔
- 温度、密度/频率与模式数滑块
实验步骤
观察谱随温度变化
把"温度"滑块从低拖到高，跟踪图1的谱线与图2的腔模式。读取温度读数；注意峰值向高频方向移动、幅度随 T 急剧增大。
检验维恩位移律
在两个温度下估计峰值位置 （或 ），检验 m·K：T 加倍→峰值波长减半。从读数/图线记录数据对。
检验 T⁴ 与经典极限
比较两个温度下谱线下的面积（总亮度）：按斯特藩–玻尔兹曼定律 ，比值应接近 。改变"模式数"/"密度"，注意高频尾部按 截断——这正是瑞利–金斯无法避免的"紫外灾难"。
模拟
实验历史
19世纪末，柏林PTR测得的黑体谱显示：瑞利–金斯定律在低频吻合但高频发散（"紫外灾难"），维恩公式则在相反一侧成立。1900年10月14日，马克斯·普朗克提交了同时吻合两个区间的内插公式；12月14日他发表推导——必须假设能量以 的能量包交换——量子理论由此诞生。
爱因斯坦（1905年）用量子解释光电效应，把量子推得更远。普朗克定律后来被验证到惊人精度：COBE/FIRAS（1989–1992年）测得的宇宙微波背景谱与2.725 K黑体吻合——自然界迄今测得最完美的黑体曲线。