1. 黑體輻射的基本原理
黑體是熱輻射領(lǐng)域里的理想物體:
黑體吸收所有入射的電磁波,不反射,也不透過。
黑體輻射的能量只跟溫度有關(guān),跟材料、表面性質(zhì)無關(guān)。
它在每個(gè)波長(zhǎng)上的輻射強(qiáng)度都由物理定律嚴(yán)格描述。
計(jì)算黑體輻射能量用兩大物理定律:
(1)普朗克定律(Planck’s Law)
描述黑體在 某一個(gè)波長(zhǎng) λ 處的輻射能量密度:
其中:
(T):?jiǎn)挝徊ㄩL(zhǎng)、單位面積、單位時(shí)間的輻射功率(W/m2·μm)
h:普朗克常數(shù)
c:光速
k:玻爾茲曼常數(shù)
T:絕對(duì)溫度(K)
λ:波長(zhǎng)
簡(jiǎn)單理解:溫度越高,輻射越強(qiáng);波長(zhǎng)分布也跟溫度有關(guān)。
(2)斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan–Boltzmann Law)
描述黑體輻射的總功率:
其中:
??
E:黑體單位面積總輻射功率(W/m2)
意思是:
黑體總輻射能量 ∝ 溫度的四次方。
比如:
1000 K 時(shí),單位面積輻射能量大約是 56,700 W/m2
升到 2000 K 時(shí),能量是原來的 16 倍!
2.實(shí)際應(yīng)用中
? mikron超高溫黑體爐 M390加熱到設(shè)定溫度(600–2300 ℃)
? 確定它的發(fā)射率
ε,如果不是理想黑體,需要修正:
? 得到單位面積輻射能量 (kW/m2)
? 用狹角輻射計(jì)測(cè)量來自黑體的熱輻射 → 得到電壓信號(hào)
? 建立熱輻射通量 vs 電壓的標(biāo)定曲線
總結(jié)一句話:
或者用普朗克定律計(jì)算某波段輻射,再積分得到總量。
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