2021年11热辐射.ppt

热辐射的基本概念
热辐射的本质
辐射是物体通过电磁波传递能量的现象。温度高于0K的任何物体时刻都在以辐射的方式与外界交换能量。
0 10
-
5
10
-
4
10
-
3
10
-
2
10
-
1
1 10 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
波长
m
l
/
m
图
11
—
1
电磁波波谱
微波
射线
x
射线
g
无线电波
可见光
紫
蓝
绿
黄
红
热射线
紫外线
红外线
11 热辐射
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1
热辐射的波长：～1000μm，它包含一部分紫外线、全部可见光和红外线。
可见光：～；
～，～。
近红外线：～，中红外线：～3μm，远红外线：3～1000 μm
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2
Q
a
Q
r
Q
t
Q
图11－2 物体的吸收、反射和透射
（11-2）
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3
1
dA
2
dA
1
w
d
r
q
q
d
f
f
d
r
图11－3 立体角的定义
辐射强度与辐射力
辐射能量的表示方法
辐射能是按空间方向分布的，在不同方向上有不同的数值；辐射能又是按波长分布的，不同波长具有不同的能量。
立体角为一空间角度。
立体角的大小用球面上被立体角切割的面积dA2除以半径的平方来表示，单位为sr(球面度)，即
dA2
r2
dω1=
=
rsinθ ·dθ ·rdφ
r2
=sinθ·dθ·dφ(sr)
（11-5）
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4
立体角定义图
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物体表面在某辐射方向上的单位投影面积，在单位时间、单位立体角内发射的全波长域的能量称为辐射强度，记作I，单位是W／(m2·sr)。即立体方向角与该方向上的可见辐射面积，也就是垂直于该方向的流通面积之积。
辐射强度
（11-6）
图11－4 辐射强度的定义
1
dA
2
dA
1
w
d
n
q
os
dA
c
1
q
w
=
cos
dA
d
dQ
I
1
1
12
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辐射波长为λ,在波长间隔dλ范围内所发射的能量,定义为单色辐射强度Iλ:
=
dλ
dI
Iλ
（11－7）
Iλ的单位是W／(m2·μm·sr),因此
=
I
dλ
Iλ
∫
0
∞
（11－8）
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物体在单位时间内,每单位表面积上发射出去的全波长范围的总能量称为辐射力,用符号E表示,单位为瓦/米2(W/m2)。
辐射力
=
E
Icos
∫
ω1=2π
θ
d
ω
1
（11－9）
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单色辐射力：波长为λ的辐射波在波长间隔dλ范围内所发射的能量。
（11－11）
辐射力与单色辐射强度Iλ之间的关系为
（11－10）
dλ
=
E
∫
ω1=2π
Iλcos
θ
d
ω
1
∫
0
∞
Eλ的单位为W/(m2·μm)。故有
（11－12）
l
d
Eλ
E
=
∫
∞
0
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在某辐射方向的单位立体角内所发射的全波长能量,称为定向辐射力,记为Eθ,单位为W/(m2·sr)
（11－13）
=
E θ
Iθ
θ
cos
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