热辐射定律及标准光源.ppt

第二章热辐射定律及标准光源§2.1黑体及辐射定律4.光谱辐射本领:
面元s在单位面积,单位波长范围内辐射量:

温度为T的辐射体，在单位时间单位表面积所辐射的总发射本领为：

5.光谱吸收本领:

6.基尔霍夫定律:
在热平衡条件下

7.黑体:能在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射
的物体。
设以和表示黑体的光谱辐射本领和吸收本领，恒等于1,
由基尔霍夫定律得:

8.空腔辐射黑体模型及黑体基准器(如下图）:

绝对黑体的辐射定律:
1.普朗克辐射公式:普朗克在能量子假设基础上应
用统计理论,最后导出黑体的光
谱辐射本领

2.黑体的光谱辐射亮度与光谱辐射出度之间的关系:

3.斯蒂芬波长定律：将式两边积分有：4.维恩定律:对普朗克辐射公式求导后,
令有,

:给定温度下，取最大值时对应的波长
可见b一定,即当绝对温度增高时,黑体
的光谱辐射本领的最大值向短波方向移
动,图如下:
曲线的说明（黑体的辐射特性）：普朗克公式在以下两种极限条件下的情况。（2）当c2/（λT）＜＜1时，即hc/λ＜＜KBT，此时对应长波或高温情形，可将普朗克公式中的指数项展成级数，并取前两项

这时普朗克公式变为

这就是瑞利—普金公式，它仅适用于黑体辐射的长波部分。瑞利－金斯公式和经典辐射模型的困难维恩位移定律若上式为零
须
解此方程x=4.9651142
即：c2/λT=4.9651142
λT=2898(μm·K)
此乃维恩位移定律，其中的λ即某温度T时黑体辐射出射度Mbλ的峰值波长λm，通常写为
维恩（wien）最大发射本领定律：意义：例题:假定太阳表面的行为和黑体表面一样,从
实验测得太阳辐射的试估算太阳表
面温度和出射度?
解：由

§2.2辐射体的温度分布温度：是指在一定谱段范围内光源光谱辐亮度曲线和黑体的光谱辐亮度曲线成比例或近似地成比例时的黑体温度。
灰体概念：在一定温度下发射和黑体光谱辐亮度分布成比例的光谱辐射能的发射体
举例：水（T=300K）、白炽灯色温与相关色温:
１.色温:Tc(colourtemperature)
待测辐射源在温度T时所呈现的颜色与某一温度Tc时的黑体颜色相同(色品相同)则称Tc为该辐射体光源的颜色与色温的色温度。简称色温Tc(单位:Ｋ)
２.相关色温：
在均匀色品图中黑体轨迹上与待测辐射体色品最接近的色温度称之为相关色温用Ｔ表示（单位：Ｋ）

各光源的色温u-v色度图中黑体轨迹和等色温线照度与色温关系
为了使照明具有良好的效果，所选用的光源的色温必须与要求的照度相适应.辐亮度温度：实际发射体在某一波长（窄谱段范围内）的光谱辐亮度和黑体在某一温度同一波长下的光谱辐亮度相等时，黑体温度称为发射体的辐亮度温度。（可见光范围内，称为亮度温度）
辐射温度：在整个光辐射的谱段范围内的辐亮度与某温度黑体辐亮度相等时黑体的温度。人工标准黑体辐射源
自然辐射源
人工辐射源
标准照明体和标准光源腔型黑体辐射源自然辐射源人体热辐射人工辐射源白炽灯钨丝灯、钨带灯和钨管灯能斯脱灯能斯脱灯有寿命长，工作温度高，黑体特性好和不需要水冷等特性。管子两端绕有铂丝，以作为电极与电路的连接。
由于能斯脱灯都是细长的圆柱形，因而对分光光度计狭缝的照明特别有用。能斯脱灯的主要缺点是机械强度低，稍受压，就会损坏。
典型能斯脱灯的各项参数如下：功率消耗为45W、工作电流为0.1A；工作温度为1980K；尺寸为3.1mm（直径）×12.7mm（长度）。硅碳棒乳白石英加热管气体放电辐射源气体放电灯半导体发光二极管半导体发光二级管（LED）半导体二极管激光器激光光源常用的激光器自由电子激光器同步辐射同步辐射与同步辐射光源上海光源的先进性高偏振：上海光源中在电子轨道平面上放出的同步光是完全线极化的,而离开电子轨道平面方向发射的同步光则是椭圆极化的，因而是研究具有旋光性的生物分子、药物分子和表现为双色性的磁性材料的有力工具；
准相干：上海光源从插入件引出的高耀度光具有部分相干性,为众多前沿学科的显微全息成像分析开辟了道路；高稳定性，可以提供十几到几十小时的稳定束流，光束位置稳定度仅约光斑的10%；
高效性：总共将建设近60条以上光束线和上百个实验站，给用户的供光机时将超过5000小时/年，每天可容纳几百名来自海内外不同学科领域或公司企业的科学家/工程师，夜以继日地在各自的实验站上使用同步辐射光；
灵活性：光源可运行于单束团、多束团、高通量、高亮度和窄脉冲等多种模式，可依据用户需求快速变换运行模式，以满足用户的多种需求；
前瞻性：首批光束线站的科学目标先进，能够满足我国多个学科领域对同步辐射应用的迫切需要，并至少具有30年科学寿命。标准照明体和标准光源