黑體輻射

1、式中：W0為黑體總輻射通量密度，單位（Wcm2）；σ為斯忒藩玻耳茲曼常量，（σ=（5.66970.0029）102Wcm2k4）式（27）為斯忒藩玻耳茲曼定律，即黑體總輻射通量密度隨溫度的增加而迅速增大，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度只要有微小變化，就會(huì)引起輻射通量密度很大的變化，在用紅外裝置測(cè)定溫度時(shí)，就是根據(jù)此定律作為理論依據(jù)的。從圖210中可以看到黑體輻射均有個(gè)極大值，它所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λmax，若對(duì)（26）式的Wλ（λ，T）求波

2、長(zhǎng)的偏微分，并求極值，即可得到λmax。W(，T)0經(jīng)整理可得：λmaxT=b（28）式中：λmax為輻射通量密度的峰值波長(zhǎng)；b為常數(shù)，b=2897.80.4（μmk）。（29）式稱為維恩位移定律，它說(shuō)明隨著溫度的升高，輻射最大值對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)，表24給出不同溫度時(shí)λmax的數(shù)值。表24不同溫度時(shí)黑體輻射的峰值波長(zhǎng)T(K)T(K)27327330030031031010001000200020003000300040004

3、000500050006000600070007000λmaxmaxμmμm10.6110.619.669.669.349.342.902.901.451.450.970.970.720.720.580.580.480.480.410.41上述討論的是黑體輻射，自然界一般物體不是黑體，但在某一確定溫度T時(shí)，物體最強(qiáng)輻射所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λmax，也可以用維恩位移公式計(jì)算出近似值。如：人體表面平均溫度為37（即310K），其發(fā)射到空間的電磁輻射

4、的峰值波長(zhǎng)為外波段。9.34即人體輻射的峰值波長(zhǎng)位于熱紅二、地物的發(fā)射光譜特性任何地物當(dāng)溫度高于絕對(duì)溫度OK時(shí)，組成物質(zhì)的原子、分子等微粒，在不停地做熱運(yùn)動(dòng)，都有向周圍空間輻射紅外線和微波的能力。通常地物發(fā)射251式中：Wλ（λ、T），為光譜輻射通量密度，單位（Wcm2μm1）；λ為波長(zhǎng)，單位（μm）；h為普朗克常量=（6.62560.0005）1034Ws2；c為光速31010cms；T為絕對(duì)溫度，單位（K）；k為玻耳茲曼常量k=（1

5、.380540.00018）1023Wsk1）；e為自然對(duì)數(shù)的底，e=2.718。普朗克公式表示出了黑體輻射通量密度與溫度關(guān)系以及按波長(zhǎng)分布的情況。普朗克公式與實(shí)驗(yàn)求出的各種溫度（如從200K到6000K）下的黑體輻射波譜曲線（圖211）相吻合。該圖為不同溫度下黑體光譜輻射通量密度與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，其中虛線代表輻射最大值所在位置。從圖210中可清楚看出，黑體輻射的三個(gè)特性：1.輻射通量密度隨波長(zhǎng)連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)最大值。2.溫度