Plancksches Strahlungsgesetz

Das Plancksche Strahlungsgesetz und das Wiensche Verschiebungsgesetz gut zu demonstrieren, stellt eine Herausforderung dar. Wir versuchen einen Ansatz, bei dem eine Glühbirne als schwarzer Körper dient. Deren Spektrum wird mithilfe von einem Prisma aus NaCl aufgespalten und auf eine Thermosäule, die als Detektor dient, abgebildet. Durch Verfahren der Thermosäule kann die Strahlungsleistung für verschiedene Wellenlängenbereiche aufgenommen und auf einem Oszilloskop in Abhängigkeit der Position der Thermosäule dargestellt werden.

Typische verfügbare Strahlungsquellen, die einem schwarzen Körper nahe kommen und insbesondere keine Spektrallinien aufzeigen, besitzen ihr Strahlungsmaximum im Infraroten. Das Infrarote hat aber den Nachteil, dass es mit dem Auge nicht wahrgenommen werden kann. Des weiteren sind Detektionsmöglichkeiten, die sowohl den sichtbaren wie auch den nahen infraroten Bereich aufnehmen können, aufwendig und kostspielig. Einfache Silizium-Detektoren können leider den gewünschten Bereich nicht vollständig erfassen. Im vorliegenden Versuch wird daher eine Thermosäule als Detektor verwendet. Diese kann problemlos infrarotes Licht detektieren, hat aber eine große Öffnung und daher im Vergleich zu einem Silizium-Detektor eine sehr geringe spektrale Auflösung. Zumal die Aufspaltung des Lichts mittels eines Prismas erfolgt und die Dispersion nicht linear verläuft, so dass die Position der Thermosäule nicht direkt in eine Wellenlänge übersetzt werden kann. Möchte man konventionelle Silizium-Detektoren verwenden und den Großteil des Spektrums erfassen, müsste die Temperatur der schwarzen Körper so hoch sein, dass sie im Labor mit einfach verfügbaren Methoden nicht erreichbar ist.