www.100xuexi.com 第8章 热辐射基本定律和辐射特性
8.1 考点归纳
一、热辐射的基本概念
1．热辐射的定义及区别于导热对流的特点 （1）热辐射定义
由于热的原因而产生的电磁波辐射称为热辐射。（热辐射这一名词有时也指热辐射能的传递过程。）
（2）与导热、对流相比热辐射传递能量方式的两个特点
①热辐射的能量传递不需要其他介质存在，而且在真空中传递的效率最高； ②在物体发射与吸收辐射能量的过程中发生了电磁能与热能两种能量形式的转换。 2．吸收、反射和穿透
（1）热射线的吸收、反射和透射
当热射线投射到物体上时，遵循可见光的规律，其中部分热辐射被物体吸收，部分被反射，其余则透过物体，如图8-1所示。
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www.100xuexi.com 图8-1 热射线的吸收、反射和透射
（2）吸收率、反射率、穿透率
?+?+?=1
①②
：物体的吸收率，表示投射的总能量中被该物体吸收的能量所占份额； ：物体的反射率，表示投射的总能量中被该物体反射的能量所占份额；
③：物体的穿透率，表示投射的总能量中穿透该物体的能量所占份额。
（3）黑体、白体、透明体 ①黑体
黑体是指能全部吸收外来射线（α＝1）的物体。 ②白体
白体是指能全部反射外界投射过来的射线（ρ＝1）的物体。 ③透明体
透明体是指外界投射过来的射线能够全部穿透（τ＝1）的物体。 3．辐射强度和辐射力 （1）辐射强度 ①定向辐射强度
定向辐射强度是指在某给定辐射方向上，单位时间、单位可见辐射面积、在单位立体角内所发射全部波长的能量。
立体角为一空间角度，用符号ω表示，其单位为sr（球面度）。
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www.100xuexi.com ②光谱定向辐射强度
光谱定向辐射强度，又称为单色定向辐射强度，是指在某给定辐射方向上，单位时间、单位可见辐射面积，在波长λ附近的单位波长间隔内、单位立体角内所发射的能量，用符号
I?,?表示，单位为W(m2?sr?μm)。
③定向辐射强度与光谱定向辐射强度之间的关系
（2）辐射力 ①定向辐射力
定向辐射力是指在某给定辐射方向上，单位时间内、物体单位辐射面积、在单位立体角内所发射全部波长的能量，用符号E?表示，单位为Wm2?sr。
②辐射力
辐射力是指单位时间内、物体单位辐射面积向半球空间所发射全部波长的总能量。 a．辐射力与定向辐射力之间的关系
()
b．辐射力与定向辐射强度之间的关系
Eb=Ib??cos?sin?d?d?=Ib?d??02??/20sin?cos?d?=Ib?
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www.100xuexi.com ③光谱辐射力
光谱辐射力，又称单色辐射力，是指单位时间内、物体单位辐射面积、在波长λ附近的单位波长间隔内，向半球空间所发射的能量。
④光谱定向辐射力
光谱定向辐射力，又称单色定向辐射力，是指在给定辐射方向上，单位时间内、单位物体辐射面积、在单位立体角内发射的在波长λ附近单位波长间隔内的能量。
二、热辐射的基本定律 1．普朗克定律
普朗克用量子理论证明了黑体单色辐射力数关系为
和黑体自身温度T及热射线波长λ的函
式中：
——普朗克第一常数，——普朗克第二常数，
2．维恩位移定律
对应于最大单色辐射力的波长
与温度T之间存在如下的关系
3．斯蒂芬-玻尔兹曼定律
。
；
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www.100xuexi.com ，称为黑体辐射常数。
式中，上式可简化为
式中：
4．兰贝特定律（余弦定律）
（1）黑体表面具有漫辐射的特性，且在半球空间各个方向上的辐射强度相等，即
（2）黑体的定向辐射力
上式是兰贝特定律的另一表达式，它说明黑体的定向辐射力随方向角θ按余弦规律变化，法线方向的定向辐射力最大，又称余弦定律。
5．黑体辐射能按波段的分布 （1）黑体辐射函数
在某个特定的波段范围内的黑体辐射能在黑体辐射力中所占的百分数为
，称为黑体辐射系数。
Fb(0??)?=?0Eb?d??T4=??0c1(?T)?51d(?T)=f(?T)
ec2/(?T)?1?这一百分数仅是为?T自变量的函数，称为黑体辐射函数。 （2）任意两个波长?2、?1间的黑体辐射能
Eb(?1??2)=Fb(?1??2)Eb=Fb(0??2)?Fb(0??1)Eb
三、实际物体的热辐射特性 1．实际物体的发射率
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