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1、1立體角定義錐體所攔截的球面積與半徑r的平方之比,單位為球面度sr,為一無量綱量 。如:對表面積為4r2的球,它的立體角為4sr。2r2立體角v以發(fā)射體為中心的球坐標(biāo)中,立體角定義為:v 是極坐標(biāo)中的天頂角0,90v 是方位角0,360sindrdrd 2sinddd dr 3 第二節(jié)第二節(jié) 黑體輻射黑體輻射定律定律 41.2.1 吸收率、反射率和透射率 定義:v吸收率A = Ea / E0,v反射率R = Er / E0, A R 1v透射率 = Et / E0。v當(dāng)物體不透明時, = 0, 則有A + R = 1。吸收率、反射率、透射率的概念可用于各種波長的條件 。單色吸收率、反射率和透射
2、率,分別記為A R v各種物體對不同波長的輻射具有不同的吸收率與放射率,構(gòu)成了該物體的吸收光譜或輻射光譜。 5黑體 6黑體和灰體v絕對黑體對所有波長的輻射吸收率均為1v單色黑體對某一波長的輻射吸收率為1注意:黑體與黑色物體是有區(qū)別的!v灰體 吸收率1的常數(shù),不隨波長而變v選擇性輻射體:吸收率小于1,且隨波長而變化。7輻射平衡v當(dāng)物體放射出的輻射能恰好等于吸收的輻射能,稱該物體處于輻射平衡。這時物體處于熱平衡態(tài),因而可以用一態(tài)函數(shù),溫度來描述它。熱力學(xué)定律可用來研究輻射平衡態(tài)時物體吸收和發(fā)射的規(guī)律:基爾霍夫定律和有關(guān)黑體熱輻射的三個定律。81.2.2四個定律v(1)普朗克Planck Law (
3、1901)v(2)斯蒂芬玻爾茲曼定律(1884) Stefan-Boltzmannv(3)維恩Wien位移定律(1893)v(4) 基爾霍夫kirchhoff定律(1859)9(1)普朗克Planck Law (1901)1901年P(guān)lanck提出量子化輻射的假設(shè),對于絕對黑體物質(zhì),單色輻射通量密度與發(fā)射物質(zhì)的溫度和輻射波長或頻率的關(guān)系。從理論上得出,與實驗精確符合Planck函數(shù):252( )exp1hcB Thck T10v第一輻射常數(shù) :v第二輻射常數(shù) :光速 c = 3.0108 m s-1,普朗克常數(shù) h = 6.626210-34 J s -1,波爾茲曼常數(shù) k=1.380610-
4、23 JK-1。v由普朗克定律可以得出各種溫度下絕對黑體的輻射光譜曲線。 512( )exp1CB TCT212Chc212Chc2hcCk11Planck Law (1901)黑體輻射與物質(zhì)組成無關(guān)1、任何溫度的絕對黑體都放射波長 0 無窮 mm 的輻射,但溫度不同,輻射能量集中的波段不同。 2、溫度越高,各波段放射的能量均加大。積分輻射能力也隨溫度升高而迅速加大。但能量集中的波段則向短波方向移動。(例:鐵) 3、每一溫度下,都有輻射最強的波長 max,即光譜曲線有一極大值,而且隨溫度升高, max變小。12620 K380 K13(2)斯蒂芬玻耳茲曼定律 Stefan-Boltzmann普
5、朗克定律提出之前,1879年Stefan從實驗得出,后經(jīng)Boltzmann于1884年從熱力學(xué)理論上予以證明。即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加,它與絕對溫度的四次方成正比。因此,溫度的微小變化,就會引起輻射通量密度很大的變化。 Stefan-Boltzmann常數(shù) =5.66961*10-8Wm2K414(3)維恩Wien位移定律1893年維恩從熱力學(xué)理論推導(dǎo)出:黑體輻射最大強度的波長與它的溫度成反比。同樣將planck函數(shù)對波長微分,可得:黑體溫度越高,max 愈小。即:隨著溫度的升高,輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動。15(4) 基爾霍夫kirchhoff定律18591859年提出,于年提出,于18821882年由熱力學(xué)定律論證年由熱力學(xué)定律論證在輻射平衡條件下,任何物體的單色輻射通量密度FT與吸收系數(shù)AT成正比關(guān)系,二者比值只是波長和溫度的函數(shù),與物體性
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