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黑体辐射源的理论数据


 
普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布,在一定温度下,单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为 
B(λ,T)=2hc2 /λ5 /exp(hc/λKT)-1 
B(λ,T)—黑体的光谱辐射亮度(W·m^-2·Sr^-1·μm^-1 ) 
黑体光谱辐射出射度M(λ,T)与波长、热力学温度之间关系的公式:
M=c1/[λ^5(exp(c2/λT)-1)],其中c1=2πhc^2,c2=hc/k.
黑体能量密度公式:
E*dν=c1*v^3*dv/[exp(c2*v/T)-1)]
E*dv表示在频率范围(v,v+dv)中的黑体辐射能量密度。
λ—辐射波长(μm) 
T—黑体**温度(K、T=t+273k) 
C—光速(2.998×10m·s ) 
h—普朗克常数, 6.626×10 J·S 
K—波尔兹曼常数(Bolfzmann), 1.380×10J·K基本物理常数 
1、在一定温度下,黑体的谱辐射亮度存在一个极值,这个极值的位置与温度有关,这就是维恩位移定律(Wien) 
λm T=2.898×10(μm·K) 
λm —*大黑体谱辐射亮度处的波长(μm) 
T—黑体的**温度(K) 
根据维恩定律,我们可以估算,当T~6000K时,λm~0.48μm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的*大谱辐射亮度处。 
当T~300K, λm~9.6μm,这就是地球物体辐射中大致*大谱辐射亮度处。 
2、在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度**大于低温黑体的谱辐射亮度,不论这个波长是否是光谱*大辐射亮度处。 
如果把B(λ,T)对所有的波长积分,同时也对各个辐射方向积分,那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann),**温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T) 
B(T)=δT4 (W·m ) 
δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10 W·m·K现实应用
但现实世界不存在这种理想的黑体,那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长,定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内,真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。显然发射率为介于0与1之间的正数,一般发射率依赖于物质特性、环境因素及观测条件。如果发射率与波长无关,那么可把物体叫作灰体(greybody),否则叫选择性辐射体。

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