第二章 辐射课件.pptVIP

第二章 辐 射; (一)电磁波谱 将各种不同辐射波的波长(或频率)从小到大依次排列成一个谱，这个谱叫电磁波谱。 辐射的波长范围很广，从波长为10微米的宇宙射线到波长达几千米的无线电波,都属于辐射范围。 　　辐射波谱如下图：;电磁波谱划分; (二)辐射的粒子性 光量子: 辐射的粒子学说认为，电磁辐射由具有一定质量、能量和动量的微粒子组成。这些微粒子称为量子（或光量子）。而每个量子所具有的能量(E)与其频率(?)成正比，与波长(λ)成反比，它们之间的关系是：E=h ? ?; (三)辐射能量的基本量度单位 1、辐射通量(Φ)：单位时间内通过任一表面的辐射能，单位为瓦(W)或焦耳／秒（J/S）。 可表示为：; 入射辐射通量密度（辐照度）：指投射来的辐射。 放射辐射通量密度：指自物体表面向外放射的辐射。它表征着物体放射能力的强弱，故称为辐射能力或放射能力(E); 3、辐射强度（I）：指单位时间内与辐射能流方向相垂直的单位面积上得到的辐射能，即与入射光垂直的面上的辐照度。单位为瓦／米2(W／m2)。可表示为： ; 5、光照度(光照强度A)：入射到单位面积上的光通量，单位为勒克斯(Ｌｘ或Lm／m2)。可表示为：; (四)物体对辐射的吸收、反射和透射 1，吸收率（a）、反射率（r）、透射率（d） 投射到物体上的辐射，一般只有一部分被该物体吸收，其余则被该物体反射和透射; 吸收率（a）：物体对辐射的吸收的能力。 反射率（r）： 物体对辐射的反射的能力。 透射率（d）： 物体对辐射的透射的能力。 设投射到物体上的总辐射能量为Qo；被吸收、反射、透射的量分别为Qa、Qr、Qd。 根据能量守恒原理，则： Qa +Qr+Qd=Qo 将上式两端除以Q0，则得：; 式中左边第一项 为吸收率(物体吸收的辐射与投射于其上的总辐射之比)；第二项 ，称为反射率(物体反射的辐射与投射于其上的总辐射之比)；第三项 ，称为透射率(透过物体的辐射与投射于其上的总辐射之比)；; 物体对辐射吸收、反射和透射的选择性：物体对不同波长的辐射有不同的吸收率、反射率和透射率的特性，称为物体物体对辐射吸收、反射和透射的选择性。（随投射来的波长而变） 2、绝对黑体、灰体 绝对黑体，简称黑体：设有这样一种物体，在任何条件下，对于各种不同波长的辐射的吸收率等于1，即它能吸收射入的全部辐射，这种物体被称为黑体。 灰体：如果某一物体吸收率小于1，但吸收率不随波长而变，即对所有波长来说，吸收率都是小于1的常数，这种物体被称为灰体。;二、辐射的基本定律 1、基尔荷夫定律（选择吸收定律） 该定律指出，在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力与物体对该波长的吸收率的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其他性质无关，即。 eλ,T表示物体对该波长的放射能力； eλ,T; 2、斯蒂芬一波尔兹曼定律 该定律指出，黑体的辐射强度(E)与其表面的绝对温度(T)的四次方成正比。即 E= σT4 上式中σ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，等于5.67X10-8 瓦 米-2·开-4 （W/m2. K4)。例如，太阳表面温度约为6000开，按公式计算，太阳表面的辐射强度应为6.34X107 W.m-2。; 3、维恩位移定律 该定律指出，绝对黑体表面辐射具有最大能量的波长( )与该辐射物体表面的绝对温度(T)成反比。即：; 波长（×103纳米） 温度与辐射能分布的关系; 一、太阳辐射强度、太阳辐射光谱和太阳常数 （一）太阳辐射光谱 太阳辐射:太阳不停地以电磁波和粒子的形式放射出巨大的能量，由这种放射方式传递的能量称为太阳辐射能，简称太阳辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部的温度更高，一年中整个地球从太阳获得约1.8×1017瓦的热量，这只是太阳向空间发射能量的22亿分之一，是地球上能量的主要来源。　　;　　太阳辐射光谱:太阳辐射能随波长的分布曲线称为太阳辐射光谱。 　　太阳辐射能量分布:绝大部分集中在 0.15-4?m之间，占太阳辐射总能量的99％。 　其中可见光区(0.4 -0.76 ? m)占总能量的50％； 　红外线区（大于0.76