輻射功率

　　輻射功率

　　輻射功率，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(chēng)為輻出度。一種以輻射形式發(fā)射、轉(zhuǎn)移，或接收的功率。

　　1基本信息

　　符號(hào):M

　　單位：W 瓦

　　描述:

　　它是描述物體輻射本領(lǐng)的物理量.

　　一個(gè)物體輻射本領(lǐng)越大,對(duì)外來(lái)輻射的吸收能力也越強(qiáng).

　　舉例:

　　黑體輻射功率

　　M=5.67*10^(-8)Wm^(-2)K^(-4)T^4

　　其中,5.67*10^(-8)Wm^(-2)K^(-4)為斯特藩常量

　　太陽(yáng)的輻射功率P大約為4*10^26W.

　　2計(jì)算測(cè)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(kāi)放分類(lèi)：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]:black-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(chēng)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(méi)有反射，也沒(méi)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(wú)關(guān),只與波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)、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(zhǎng)(μm)

　　T—黑體絕對(duì)溫度(K、T=t+273k)

　　C—光速(2.998×108m/s)

　　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(zhǎng)(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(yáng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(mén)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(lái)刻畫(huà)這種差異呢?對(duì)任一波長(zhǎng)，定義發(fā)射率為該波長(zhǎng)的一個(gè)微小波長(zhǎng)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(cè)條件。如果發(fā)射率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，那么可把物體叫作灰體(greybody)，否則叫選擇性輻射體。