第二章 热辐射定律及标准光源幻灯片.pptVIP

第二章 热辐射定律及标准光源 §2.1 黑体及辐射定律 §2.2 辐射体的温度 §2.3 辐射源 §2.1 黑体及辐射定律 概述: 1.热辐射:只要通过加热来维持它的温度,辐射就可 以不断地进行下去。 2.发光形式:热辐射发光、化学发光、光致发光 阴极发光 3.热辐射光谱:连续光谱,辐射性质与温度有关,可 用辐射本领来描述 4.光谱辐射本领: 面元s在单位面积,单位波长范围内辐射量: 温度为T的辐射体，在单位时间单位表面积所辐射的总发射本领为： 5.光谱吸收本领: 6.基尔霍夫定律: 在热平衡条件下 7.黑体:能在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射 的物体。 设以 和 表示黑体的光谱辐射本领和吸收本领， 恒等于1, 由基尔霍夫定律得: 绝对黑体的辐射定律: 1.普朗克辐射公式:普朗克在能量子假设基础上应 用统计理论,最后导出黑体的光 谱辐射本领 2.黑体的光谱辐射亮度与光谱辐射出度之间的关系: 3.斯蒂芬波长定律：将式两边积分有： 4.维恩定律:对普朗克辐射公式求导后, 令 有 , :给定温度下， 取最大值时对应的波长 可见b一定, 即当绝对温度增高时,黑体 的光谱辐射本领 的最大值向短波方向移 动,图如下: 曲线的说明（黑体的辐射特性）： M bλ随波长连续变化。对应某一个温度就有固定的一条曲线。（一旦温度确定，则M在某波长处有唯一的固定值） 温度越高，M bλ越大。（全辐射出射度M是曲线下面积） 随着温度T的升高，M的峰值波长向短波方向移动。（T再高就进入可见光区域了） 黑体的辐射特性只与其温度有关，与其它参数无关。 黑体辐射亮度与观察角度无关。 普朗克公式在以下两种极限条件下的情况。 （1）当c2/（λT）＞＞1时，即hc/λ＞＞KBT，此时对应短波或低温情形，普朗克公式中的指数项远大于1，故可以把分母中的1忽略，这时普朗克公式变为 这就是维恩公式，它仅适用于黑体辐射的短波部分 （2）当c2/（λT）＜＜1时，即hc/λ＜＜KBT，此时对应长波或高温情形，可将普朗克公式中的指数项展成级数，并取前两项 这时普朗克公式变为 这就是瑞利—普金公式，它仅适用于黑体辐射的长波部分。 瑞利－金斯公式和经典辐射模型的困难 维恩位移定律 令x = c2/λT X何值时M最大，应 维恩（wien）最大发射本领定律： 意义： 1、只先知一个温度T，便知最大M 所在处的波长及M 值。 2、M 数值随温度升高很快。 （M 峰值升高，曲线下面积增大，M 也大） 例题:假定太阳表面的行为和黑体表面一样,从 实验测得太阳辐射的 试估算太阳表 面温度和出射度? 解：由 §2.2 辐射体的温度 常用的用来描述光源、辐射体等地某些辐射特性的温度有分布温度、色温（相关色温）、亮温和辐射温度。 分布温度：是指在一定谱段范围内光源光谱辐亮度曲线和黑体的光谱辐亮度曲线成比例或近似地成比例时的黑体温度。 灰体概念：在一定温度下发射和黑体光谱辐亮度分布成比例的光谱辐射能的发射体 举例：水（T=300K）、白炽灯 色温与相关色温: １.色温:Tc(colour temperature) 待测辐射源在温度T时所呈现的颜色与某一温度Tc时的黑体颜色相同(色品相同)则称Tc为该辐射体光源的颜色与色温的色温度。简称色温Tc(单位:Ｋ) ２.相关色温： 在均匀色品图中黑体轨迹上与待测辐射体色品最接近的色温度称之为相关色温用Ｔ表示（单位：Ｋ） 各光源的色温 u-v色度图中黑体轨迹和等色温线 辐亮度温度：实际发射体在某一波长（窄谱段范围内）的光谱辐亮度和黑体在某一温度同一波长下的光谱辐亮度相等时，黑体温度称为发射体的辐亮度温度。（可见光范围内，称为亮度温度） 辐射温度：在整个光辐射的谱段范围内的辐亮度与某温度黑体辐亮度相等时黑体的温度。 §2.2 辐射源 人工标准黑体辐射源 自然辐射源 人工辐射源 标准照明体和标准光源 腔型黑体辐射源 构成：包容腔体的黑体芯子、加热绕组、测量与控制腔体温度的温度计和温度控制器 腔体形态：一般为球形、圆柱形、圆锥形 高温黑体源：石墨或陶瓷