黑体辐射定律
- 发布时间:2023/3/2
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现实生活中的物体显示出不同的辐射特性。因此,事实证明,首先考虑一种理想辐射特性的模型体,然后将其应用于实际发生的物体作为参考,这个模型体在辐射物理学中被称为“黑体”。它的独特之处在于,在所有相同温度的物体中,它显示出最大的可能发射辐射。
普朗克辐射定律描述了黑体辐射的光谱扩展:
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上面的曲线图里,可以看到光谱的波长随着物体的温度变化而变化,例如,温度超过 500 °C 的物体也会发出可见光范围内的辐射。此外,在每个波长处,辐射强度都会随着温度的升高而增加。
普朗克的辐射定律代表了非接触式温度测量的主要相关性。然而,由于它的抽象性质,它不能以这种形式直接应用于许多实际计算,但是可以从中导出各种进一步的相关性。以下将简要提及其中的两种。因此,通过积分,例如,跨越所有波长的光谱辐射强度,可以获得身体发出的整个辐射的值。
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由于其简单的数学相关性,它非常适合粗略估计,特别是在计算物体的热平衡以及总辐射高温计的相互关系时。然而,大多数测量设备的光谱测量无法做到理想范围,因此该方程不适用于此目的。
普朗克辐射定律的图形表示表明黑体发出的辐射具有最大值的波长随着温度的变化而变化。WIEN 位移定律可以通过微分从 PLANCK 方程导出。
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被测物体的温度越低,其辐射最大值向较大波长移动的幅度越大,接近室温时约为 10 µm。
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空气的透射水平非常依赖于波长,高衰减范围与高透射率范围(阴影)交替出现,即所谓的“大气窗口”。虽然 8 ~14 µm 范围内的透射率,即长波大气窗口,在更长的距离内保持同样高,但大气引起的可测量衰减已经发生在 3 ~ 5 µm,即短波大气窗口,测量距离约为十米。