輻射要點(diǎn)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 輻射要點(diǎn)輻射要點(diǎn) n遠(yuǎn)日點(diǎn)：遠(yuǎn)日點(diǎn)：地球距太陽最近的時(shí) 候，7月4日 第1頁/共64頁 晨 昏 線 地球如此循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)形成了晝夜交替現(xiàn)象地球如此循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)形成了晝夜交替現(xiàn)象 第2頁/共64頁 第3頁/共64頁 第4頁/共64頁 3、四季的形成、四季的形成 地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)地軸始終和公轉(zhuǎn)軌道（黃道）平面保持地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)地軸始終和公轉(zhuǎn)軌道（黃道）平面保持66.5的傾角，所以地球始終斜著自轉(zhuǎn)的傾角，所以地球始終斜著自轉(zhuǎn),因而一年中太陽有時(shí)直射北半球有時(shí)直射南半球。因而一年中太陽有時(shí)直射北半球有時(shí)直射南半球。 第5頁/共64頁 南極圈以內(nèi)有極晝現(xiàn)象，北半球 反之。以后太陽直射

2、點(diǎn)逐漸北移。 n春分（3月21日），直射點(diǎn)到達(dá) 赤道，全球晝夜等分。 第6頁/共64頁 第7頁/共64頁 廿三。 n每月兩節(jié)日期定，最多相差一 兩天。 第8頁/共64頁 用候均溫劃分四季。用候均溫劃分四季。候均溫穩(wěn)定通過10、22的時(shí) 間劃分春夏秋冬四季。氣候帶劃分指標(biāo)：最熱月氣溫10 為溫帶和寒帶分界線，最冷月氣溫18為熱帶和溫帶分界 線。 第9頁/共64頁 輻射是以電磁波的形式向外放散的。是以輻射是以電磁波的形式向外放散的。是以 波動(dòng)的形式傳播能量。波動(dòng)的形式傳播能量。 一、輻射的基本概念一、輻射的基本概念 自然界中的一切物體自然界中的一切物體,只要溫度高于絕對(duì)零度只要溫度高于絕對(duì)零度,

3、都能時(shí)刻不停地以電磁波和粒子的形式向外傳送都能時(shí)刻不停地以電磁波和粒子的形式向外傳送 熱量熱量,這種傳送能量的方式稱為輻射。物體通過輻這種傳送能量的方式稱為輻射。物體通過輻 射所放出的能量，稱為輻射能射所放出的能量，稱為輻射能。 第10頁/共64頁 f c 電磁波或光量子傳輸能量是通過在電磁場(chǎng)中的震蕩完成的因此輻射具有波粒二重性。電磁波或光量子傳輸能量是通過在電磁場(chǎng)中的震蕩完成的因此輻射具有波粒二重性。 1、輻射波動(dòng)性： c為電磁波速度，數(shù)值等于光速，3108m/s f為振蕩頻率，即每秒震動(dòng)的次數(shù)，Hs或1/s 波長(zhǎng)用微米m（10-6）和納米nm（10-9） 電磁波譜：將各種不同輻射波的波長(zhǎng)從

4、小到大依次排列成一個(gè)譜。電磁波譜：將各種不同輻射波的波長(zhǎng)從小到大依次排列成一個(gè)譜。 波長(zhǎng)與頻率成反比，波長(zhǎng)越短，震蕩頻率越大波長(zhǎng)與頻率成反比，波長(zhǎng)越短，震蕩頻率越大 第11頁/共64頁 例：例：0.4m是可見光中的藍(lán)紫光，它的每個(gè)光量是可見光中的藍(lán)紫光，它的每個(gè)光量 子所含能量是多少？子所含能量是多少？ /hce 普朗克第一定律：普朗克第一定律： 其中：其中：h普朗克常數(shù)普朗克常數(shù),它等于它等于6.6310-34J.S， c光速光速=3108m/s，波長(zhǎng)波長(zhǎng) (m)。 從公式看出：波長(zhǎng)越短從公式看出：波長(zhǎng)越短,e就越大，即：波長(zhǎng)超就越大，即：波長(zhǎng)超 短，每個(gè)光量子所帶的能量越多。短，每個(gè)光量子

5、所帶的能量越多。 e=hc/=6.6310-34J.S3.0108m/s /0.4106m =4.9710-19J 2、輻射的粒子性、輻射的粒子性 第12頁/共64頁 e(J) E 值 （ kJ) E/J（1J能量含幾個(gè)愛因斯坦） 0.44.9710-19 299.23.3410-6(個(gè)愛因斯坦光量子群) 0.53.97239.44.18. 0.63.31199.55.01. 0.72.87171.05.85. 0.82.49149.96.67. 愛因斯坦和愛因斯坦值：愛因斯坦和愛因斯坦值： 采用愛因斯坦值采用愛因斯坦值“E”作為光量子所攜帶的能量，即作為光量子所攜帶的能量，即1mol光量子，

6、也叫光量子，也叫1個(gè)愛因斯坦（個(gè)愛因斯坦（6.021023個(gè)光量子）所攜帶的能量個(gè)光量子）所攜帶的能量 E =e6.021023。1個(gè)愛因斯坦指的是個(gè)愛因斯坦指的是6.021023個(gè)光量子數(shù)。個(gè)光量子數(shù)。 第13頁/共64頁 二、輻射的基本定律二、輻射的基本定律 1、物體對(duì)輻射吸收、反射和透、物體對(duì)輻射吸收、反射和透 射射 A、吸收率、吸收率(absorptivity)： 投射于物體表面的輻射 物體吸收的輻射 B、反射率、反射率(reflectivity)： C、透射率、透射率(transmissivity)： 投射于物體表面的輻射 物體反射的輻射 投射于物體表面的輻射 透過物體的輻射 t 其

7、中其中1t 如物體不透明則如物體不透明則1 第14頁/共64頁 下墊面下墊面 短波短波 長(zhǎng)波長(zhǎng)波 短波吸收率短波吸收率s s 短波反射率短波反射率s 長(zhǎng)波吸收率長(zhǎng)波吸收率aL 長(zhǎng)波反射率長(zhǎng)波反射率L 土壤土壤0.950.60.050.40 0.900.98 0.10.02 作物植被作物植被0.750.850.150.25 0.900.99 0.10.01 新雪新雪0.05 0.95 0.99 0.01 舊雪舊雪0.30.6 0.40.7 0.99 0.01 金屬鋁箔金屬鋁箔0.05 0.95 0.10 0.90 關(guān)于黑體關(guān)于黑體( =1)、灰體、灰體( 1)、白體（、白體（ =1）、透熱體（）

8、、透熱體（t=1） 黑體黑體對(duì)所有波長(zhǎng)的入射輻射的全部吸收，即吸收率對(duì)所有波長(zhǎng)的入射輻射的全部吸收，即吸收率=1?，F(xiàn)實(shí)中。現(xiàn)實(shí)中 =0.970.99可可 近似為黑體）；近似為黑體）； 灰體灰體對(duì)所有波長(zhǎng)的入射輻射對(duì)所有波長(zhǎng)的入射輻射RLd時(shí)， 有效輻射為正值，表明地面吸收的大氣逆輻射不能補(bǔ)償?shù)孛孑椛鋼p失的能量， 換句話說為通過長(zhǎng)波輻射的發(fā)射和吸收，地面失去熱量。 通常，地面溫度高于大氣溫度，因此地面有效輻射為正值。只有當(dāng)近地面 層出現(xiàn)很強(qiáng)的逆溫層或空氣濕度很大的情況下，近地面層大氣溫度才會(huì)高 于地面溫度，地面有效輻射為負(fù)。 地面有效輻射受地面溫度、大氣溫度、空氣濕度、云、土壤性質(zhì)等因素影 響。

9、 夜間地面有效輻射的大小，可決定地溫的高低和地溫降低的快慢。有效輻射 強(qiáng)，地面溫度降低得劇烈，容易出現(xiàn)露、霜或霧，在早春或晚秋能導(dǎo)致霜凍 危害作物。 第43頁/共64頁 單位時(shí)間、單位面積地面吸收的單位時(shí)間、單位面積地面吸收的輻射能量輻射能量和發(fā)射的輻射能量的差叫和發(fā)射的輻射能量的差叫地面輻射差額也稱地面輻射差額也稱地面凈輻射（地面凈輻射（net）。）。 吸收項(xiàng)有：吸收項(xiàng)有：太陽直接輻射太陽直接輻射RSb、天空散射輻射、天空散射輻射RSd RSd 、大氣逆 輻射（RLd） 發(fā)射項(xiàng)有：地面反射輻射（ RSb+ RSd）和地面輻射和地面輻射RLu Rn = RS ( 1-)+ RLd RLu =

10、RS ( 1-)RLn 第44頁/共64頁 第45頁/共64頁 第46頁/共64頁 3 3、 光合有效輻射（光合有效輻射（PARPAR） 太陽輻射中對(duì)植物光合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射。太陽輻射中對(duì)植物光合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射。 PAR是是Photosynthetically Active Radiation 的英文縮寫。的英文縮寫。PAR 的波長(zhǎng)范圍在的波長(zhǎng)范圍在0.40.7m,與可見光基本重合。與可見光基本重合。 PARPAR占太陽直接輻射直接輻射的比例隨太陽高度角的增加而增加，最高可達(dá) 45%。而在散射輻射散射輻射中，光合有效輻射的比例可達(dá)60%70%之多 ，所以多

11、云天反而提高了PAR的比例。平均平均起來，光合有效輻射占 太陽總輻射的50%比較合理。 通常: PAR=0.43 RSb+0.57 RSb0.5 ( RSb+ RSb) 在光合有效輻射波長(zhǎng)范圍內(nèi)，決定植物光化學(xué)反應(yīng)的不是葉片吸收了多 少輻射能量，而是吸收了多少輻射光量子個(gè)數(shù)Ei或Ei。按光化學(xué)原理，一 個(gè)分子吸收一個(gè)光量子，可以引起一個(gè)分子的化學(xué)反應(yīng)。即要使1 mol的化 合物起反應(yīng)，則需要吸收1 Ei（愛因斯坦）的光量子。 因此，在研究輻射與植物光合作用的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)所用觀測(cè)儀器宜采用 光量子輻射儀，其單位宜采用光量子通量密度較合理。近年來一些學(xué)者作了 大量的有關(guān)“不同波長(zhǎng)光量子光合產(chǎn)量測(cè)定

12、”的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，并從量子理論的 角度加以證明后，建議采用光合光量子通量密度（Ei/(m2s)或Ei/(m2s ）表示被植物光合作用利用的輻射光量子數(shù)。 第47頁/共64頁 第48頁/共64頁 光量子光量子 葉綠體葉綠體 光合產(chǎn)量的多少與作物所吸收的輻射能的多少無關(guān)光合產(chǎn)量的多少與作物所吸收的輻射能的多少無關(guān),而與作物所吸收的而與作物所吸收的光量子個(gè)數(shù)光量子個(gè)數(shù)有關(guān)。有關(guān)。 為了解植物光合作用的強(qiáng)弱進(jìn)行的輻射強(qiáng)度的測(cè)量?jī)x器要測(cè)的是在光合有效輻射即（為了解植物光合作用的強(qiáng)弱進(jìn)行的輻射強(qiáng)度的測(cè)量?jī)x器要測(cè)的是在光合有效輻射即（0.40.7m波段）的光量子數(shù)，個(gè)數(shù)越多，說明光合作用越強(qiáng)。波段）的光量子數(shù)，

13、個(gè)數(shù)越多，說明光合作用越強(qiáng)。 測(cè)測(cè)PAR要用光量子儀測(cè)出光量子個(gè)數(shù)，測(cè)光照強(qiáng)度要用照度儀測(cè)出輻射能強(qiáng)弱。要用光量子儀測(cè)出光量子個(gè)數(shù)，測(cè)光照強(qiáng)度要用照度儀測(cè)出輻射能強(qiáng)弱。 CO2H2O (CH2O)nO2 第49頁/共64頁 第50頁/共64頁 第51頁/共64頁 有變化就對(duì)發(fā)育速度有較大的影 響。 第52頁/共64頁 第53頁/共64頁 第54頁/共64頁 第55頁/共64頁 %100 )( DS hM P 式中P表示光能利用率； M表示單位面積上農(nóng)作物產(chǎn)量干重，如果是作物根莖葉果實(shí)全部干重，則稱為生 物學(xué)重量，如果僅表示具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的收獲物如籽粒的干重則為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量； h為每克干物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的

14、熱量； (S+D)到達(dá)水平面上的總輻射日總量，(S+D)為全生育期太陽總輻射日總量總和。 光能利用率理論計(jì)算值可達(dá)68%，而實(shí)際生產(chǎn)中僅為 0.51%，最大可達(dá)2%。一般農(nóng)田光能利用率只有0.4%。 北京郊區(qū)畝產(chǎn)1000kg的地塊，光能利用率可到4%，長(zhǎng)江 流域畝產(chǎn)1500kg的試驗(yàn)田，光能利用率只有5%。 第56頁/共64頁 綠色植物通過光合 作物所制造的有機(jī) 物中所含能量與光 合作用吸收的光能 的百分比 第57頁/共64頁 n4）改造自然與充分利用地區(qū)的光 能資源 第58頁/共64頁 學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn) 第59頁/共64頁 太陽常數(shù)： 太陽高度角：赤緯： 大氣質(zhì)量數(shù)： 人體輻射屬 ，輻射能最

15、大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是 。 “大氣天窗”對(duì)應(yīng)的波段是，其含義是。 到達(dá)地面的太陽輻射分為和。陰天輻射大于輻射。太陽輻射中99屬于 輻射。地球輻射包括 和 ， 它們屬 輻射。 冬季地球離太陽最遠(yuǎn)，夏季地球離太陽最近。（？（？ ） 輻射通量密度： 基爾霍夫定律： 光合有效輻射（PAR）約占太陽總輻射的 ，PAR的波長(zhǎng)范圍是 ，其中光合作用最強(qiáng)和次強(qiáng)的波長(zhǎng)分別是和 。 紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是 ，選擇的輻射波段為。 第60頁/共64頁 小小 測(cè)測(cè) 驗(yàn)驗(yàn) 一、名詞解釋：一、名詞解釋：30分 1、太陽常數(shù)、大氣質(zhì)量數(shù)、太陽高度角 2、地球輻射、太陽直接輻射，散射輻射 二、計(jì)算題：二、計(jì)算題： 40分 1、如果把

16、0.48m 作為太陽黑體輻射的發(fā)射峰值，求太陽發(fā)射的 輻射通量密度是多少W/m2 ？如把0.72m 作為太陽黑體輻射的平 均波長(zhǎng)，求太陽發(fā)射的光量子通量密度是多少Ei/(m2.s) ？ 2、某物體溫度為20，發(fā)射率為0.93，同時(shí)物體受到輻射通量 密度為320w/m2的大氣長(zhǎng)波輻照，用紅外測(cè)溫儀測(cè)此物體的溫度 時(shí)，誤把它的發(fā)射率當(dāng)作1.0處理，問紅外測(cè)溫儀測(cè)得的此物溫度 是多少？與此物實(shí)際溫度相比，是偏低還是偏高？ 三、簡(jiǎn)答題：三、簡(jiǎn)答題：30分分 1.提高大田作物光能利用率的途徑有哪 些？（如何提高大田作物 光能利用率？） 第61頁/共64頁 ）（，求光量子通量密度smEi./?72. 0 2 第62頁/共64頁 已知：T實(shí)=20 , 實(shí)=0.93, RLd=320 (W/m2), 測(cè)1.0 求： T測(cè)？，T=? 解： 物體實(shí)際發(fā)射的輻射通量密度 E實(shí) T4 =0.