1、第8章 热辐射基本定律及 物体的辐射特性,第8章 热辐射基本定律及物体的辐射特性,8.1 热辐射的基本概念,辐射是向外发射光子的能量传递过程。 热辐射是由于热的原因而产生的电磁波辐射。,热射线,8.1.1 热辐射与导热、对流的区别,微粒热运动,需要,无转变,流体宏观运动,需要,无转变,物质电磁运动,不需要,转变,存在,8.1.2 物体表面对电磁波的作用,吸收、反射与透射,理想模型,漫反射与镜反射,1,2,1= 2,表面现象与容积现象,高温气体,发射过程,固体或液体,方向性与选择性,辐射强度I,8.1.3 辐射场描述参数,方向特性参数,天顶角（纬度角）,球面面积,引申思考：半球对球心所张开的立体
2、角？,dA1,dA2,d,立体角,圆周角（经度角）,光谱辐射强度,可见面积,辐射强度,各向同性辐射场,发射特性参数,定向辐射力E,可见面积,定向辐射力以单位实际辐射面积为度量依据，而定向辐射强度以单位可见面积为度量依据。,（半球）光谱辐射力E,（半球总）辐射力,【课外练习】试完成如下关系表格。,辐照密度（投射辐射力）,光谱辐照强度,投射辐射,有效辐射密度,光谱有效辐射强度,有效辐射,漫发射体,8.1.4 漫发(反)射体空间分布定律,Lambert 定律,辐射强度不随方向（,）变化的发射体。,对于漫发射体,漫发射体空间分布特性,来自漫发射体的投射辐射,漫射体空间分布定律,辐射特性（发射与反射）与
3、方向（,）无关。,漫射体,有效辐射,8.2 黑体辐射,8.2.1 黑体性质,黑体是理想吸收体： 黑体能吸收任何波长和任何方向的全部投射辐射； 对给定温度和波长，黑体辐射能力最大。 黑体为漫发射体； 黑体发射辐射是波长与温度的函数。,人工黑体,8.2.2 黑体辐射基本定律,5800K,黑体光谱发射率,maxT=2898mK,Planck定律,重要性质 黑体光谱发射随波长连续性变化； 黑体辐射随温度增加而增大； 给定温度下，黑体光谱辐射力存在一最大值。,Wien位移定律,Stefan-Boltzmann定律,= 5.6710-8 W/(m2K4),Lambert定律,小结,黑体辐射能量按波长的分布
4、服从普朗克定律； 黑体的辐射力由斯蒂芬-波尔兹曼定律确定； 黑体辐射能量按空间分布遵循兰贝特定律； 黑体光谱辐射力峰值对应波长m由维恩位移定律确定。,黑体波段辐射力,黑体波段辐射力,8.2.3 黑体波段辐射,黑体辐射函数,【例】试分别计算温度为1000K、2000K、3000K、5800K时可见光（0.38 m 0.76m ）和红外辐射（ 0.76m 1000 m ）在黑体总辐射中所占的份额。（可参考P363）,0.0015,99.9985,1.49,98.50,11.50,88.34,44.83,45.00,实际物体辐射能力是随方向和光谱而变化。,8.3 实际物体（表面）发射,光谱分布,方向
5、分布,定向发射率与定向光谱发射率,发射率与光谱发射率,8.3.1 发射特性相关参数,【课外练习】试完成如下关系表格。,漫发射体定向发射率,漫发射体发射率,慢发射体定向发射率与方向无关。,【课外练习】试证明慢发射体=n。,8.3.2 漫射体发射特性,具有代表性的的方向分布,非导体,导体,工程上的合理近似： 【1】真实物体假设为漫发射体； 【2】 n。,8.3.3 实际物体发射特性,【例】实验测得2500K钨丝的法向光谱发射率如图所示，计算其辐射力及发光效率。,【分析】,将钨丝看成漫发射体。,【1】钨丝辐射力,【2】发光效率,G,G,G,G,投入辐射（辐照密度）Wm-2,8.4 实际物体（表面）吸收,光谱吸收率（比）,光谱定向吸收率（比）,8.4.1 吸收特性相关参数,吸收率（比）,灰体,8.4.2 辐射物理模型,光谱辐射特性与波长()无关。,漫灰体,辐射特性与方向和波长无关。,【1】在红外波长范围内，实际物体大多可近似看成灰体 【2】一般工程材料可看作为漫射体。 【3】在对来自太阳投射辐射问题中，工程表面不能近似为灰表面。,工程材料的模型化处理,表述层次,基本数学表述,8.4.3 基尔霍夫定律,阐释了实际物体的辐射与吸收之间的关系。,35,作业,复习题4. 5. 7. 8 习题：8-5，8-15，8-17，8-21，8-23,
