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    輻射功率輻射功率

    2016/9/21 9:48:55

    輻射功率指的是單位時(shí)間內(nèi)，物體表面單位面積上所發(fā)射的總輻射能，也稱為輻出度。一種以輻射形式發(fā)射、轉(zhuǎn)移，或接收的功率。

    定義：單位時(shí)間內(nèi)，物體表面單位面積上所發(fā)射的總輻射能，也稱為輻出度。一種以輻射形式發(fā)射、轉(zhuǎn)移，或接收的功率。
    符號(hào):M
    單位：W/m^2
    描述:它是描輻射功率 - 計(jì)算測量
    輻射功率是輻射物理量中最基本的一個(gè)物理量，
    黑體輻射
    開放分類：科學(xué)、物理、自然、自然現(xiàn)象、量子力學(xué)
    [中文]:黑體輻射
    [英文]:blacd-bodyradiation
    任何物體都具有不斷輻射、吸收、發(fā)射電磁波的本領(lǐng)。輻射出去的電磁波在各個(gè)波段是不同的，也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關(guān)，因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴于物質(zhì)具體物性的熱輻射規(guī)律，物理學(xué)家們定義了一種理想物體——黑體(blackbody)，以此作為熱輻射研究的標(biāo)準(zhǔn)物體。
    所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒有反射，也沒有透射(當(dāng)然黑體仍然要向外輻射)。黑洞也許就是理想的黑體．
    基爾霍夫輻射定律(Kirchhoff)，在熱平衡狀態(tài)的物體所輻射的能量與吸收的能量之比與物體本身物性無關(guān),只與波長和溫度有關(guān)。按照基爾霍夫輻射定律，在一定溫度下，黑體必然是輻射本領(lǐng)最大的物體，可叫作完全輻射體。
    普朗克輻射定律(Planck)則給出了黑體輻射的具體譜分布，在一定溫度下，單位面積的黑體在單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)和單位波長間隔內(nèi)輻射出的能量為
    B(λ，T)=2hc2/λ5·1/exp(hc/λRT)-1
    B(λ，T)—黑體的光譜輻射亮度(W，m-2，Sr-1，μm-1)
    黑體光譜輻射出射度M（λ，T）與波長、熱力學(xué)溫度之間關(guān)系的公式：
    M=c1/[λ^5(exp(c2/λT)-1)]，其中c1=2πhc^2,c2=hc/k.
    黑體能量密度公式：
    E*dν=c1*v^3*dv/[exp(c2*v/T)-1)]
    E*dv表示在頻率范圍（v,v+dv）中的黑體輻射能量密度。
    λ—輻射波長(μm)
    T—黑體絕對(duì)溫度(K、T=t+273k)
    C—光速(2.998×108m·s-1)
    h—普朗克常數(shù)，6.626×10-34J·S
    K—波爾茲曼常數(shù)(Bolfzmann)，1.380×10-23J·K-1基本物理常數(shù)
    由圖2.2可以看出：
    ①在一定溫度下，黑體的譜輻射亮度存在一個(gè)極值，這個(gè)極值的位置與溫度有關(guān)，這就是維恩位移定律(Wien)
    λmT=2.898×103(μm·K)
    λm—最大黑體譜輻射亮度處的波長(μm)
    T—黑體的絕對(duì)溫度(K)
    根據(jù)維恩定律，我們可以估算，當(dāng)T～6000K時(shí)，λm～0.48μm(綠色)。這就是太陽輻射中大致的最大譜輻射亮度處。
    當(dāng)T～300K，λm～9.6μm，這就是地球物體輻射中大致最大譜輻射亮度處。
    ②在任一波長處,高溫黑體的譜輻射亮度絕對(duì)大于低溫黑體的譜輻射亮度，不論這個(gè)波長是否是光譜最大輻射亮度處。
    如果把B(λ，T)對(duì)所有的波長積分，同時(shí)也對(duì)各個(gè)輻射方向積分，那么可得到斯特番—波耳茲曼定律(Stefan-Boltzmann)，絕對(duì)溫度為T的黑體單位面積在單位時(shí)間內(nèi)向空間各方向輻射出的總能量為B(T)
    B(T)=δT4(W·m-2)
    δ為Stefan-Boltzmann常數(shù),等于5.67×10-8W·m-2·K-4
    但現(xiàn)實(shí)世界不存在這種理想的黑體，那么用什么來刻畫這種差異呢?對(duì)任一波長，定義發(fā)射率為該波長的一個(gè)微小波長間隔內(nèi)，真實(shí)物體的輻射能量與同溫下的黑體的輻射能量之比。顯然發(fā)射率為介于0與1之間的正數(shù)，一般發(fā)射率依賴于物質(zhì)特性、環(huán)境因素及觀測條件。如果發(fā)射率與波長無關(guān)，那么可把物體叫作灰體(greybody)，否則叫選擇性輻射體。述物體輻射本領(lǐng)的物理量。一個(gè)物體輻射本領(lǐng)越大,對(duì)外來輻射的吸收能力也越強(qiáng)。

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