黑体辐射定律小结
黑体辐射实验规律解释
黑体辐射实验规律解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊黑体辐射实验规律呀！这可不是什么高深莫测、遥不可及的东西哦。
你看啊，黑体就像是一个特别能吃的“大胃王”，啥光都能吞进去，而且还不挑食呢！然后呢，它再把这些光以特定的方式吐出来。
这就好比我们人吃饭，吃进去的是各种食物，经过身体的消化吸收，再以不同的形式表现出来，比如力气、精神啥的。
黑体辐射实验规律就像是这个“大胃王”吃东西和吐东西的规则。
我们通过研究它，就能知道它啥时候会吐出什么样的光来。
这多有意思呀！就好像我们知道了一个人的喜好和习惯，就能猜到他下一步会干啥一样。
想想看，如果我们不了解这些规律，那岂不是像在黑暗中摸索一样，啥都搞不清楚呀！那可不行，我们得把这神秘的面纱给揭开。
比如说，黑体辐射的能量不是均匀分布的哦，它有高峰有低谷，就像爬山一样，有陡峭的地方，也有平缓的地方。
这就好像我们的生活，有时候会遇到困难的高峰，有时候又会处于轻松的平缓阶段。
而且啊，不同温度下的黑体辐射也是不一样的呢！温度高的时候，它就像个热情似火的小伙子，释放出的光特别强烈；温度低的时候，它又像个安静的小姑娘，发出的光就比较柔和。
这多像我们人的情绪呀，高兴的时候活力满满，低落的时候就比较安静。
研究黑体辐射实验规律，就像是在探索一个未知的宝藏。
我们一点点地挖掘，一点点地发现其中的奥秘。
这可不是一件容易的事儿，但却是非常有意义的呀！它能让我们对光、对能量有更深刻的理解。
我们可以把这些规律运用到生活中的方方面面呢。
比如在设计照明灯具的时候，我们就可以根据黑体辐射规律来选择合适的灯泡，让光线更加舒适、自然。
在研究天文学的时候，也能通过天体的黑体辐射来了解它们的性质和状态。
总之，黑体辐射实验规律可不是什么高高在上、遥不可及的东西。
它就在我们身边，影响着我们的生活呢！我们要好好去探索它、理解它，让它为我们的生活带来更多的便利和惊喜呀！所以呀，大家可别小瞧了这黑体辐射实验规律哦，它真的很重要呢！。
黑体辐射的规律和结论
黑体辐射是由德国物理学家爱因斯坦在20世纪初提出的一种热辐射的理论。
黑体辐射的规律是物体的温度越高，它所发出的辐射能量就越大。
黑体辐射的结论是：物体的温度越高，它所发出的辐射能量也就越大，而且辐射能量随着物体温度的增加而增加，并且辐射能量随着物体温度的升高而升高。
黑体辐射还有一个重要的结论，就是黑体辐射的能量分布是随着波长缩短而增加的，这个结论叫做黑体辐射定律。
黑体辐射的理论对于热学和光学领域有重要的意义，并且在宇宙学、天文学、材料科学等领域有广泛的应用。
黑体辐射是由热力学原理推导出来的，它是描述物质在高温下发射出的电磁辐射能量分布的理论。
黑体是指在黑暗中发射的辐射，它是理论上的概念，不存在真正的黑体。
黑体辐射的规律是物体的温度越高，它所发出的辐射能量就越大。
这个规律称为黑体辐射定律，也被称为爱因斯坦辐射定律。
定律表明，对于同一温度的黑体，它所发出的辐射能量是固定的，并且随着温度的升高而增加。
黑体辐射还有一个重要的结论，就是黑体辐射的能量分布是随着波长缩短而增加的，这个结论叫做黑体辐射定律。
根据这个定律，可以得出黑体辐射能量在红外波段和紫外波段较强，而在可见光波段较弱。
黑体辐射的理论对于热学和光学领域有重要的意义，并且在宇宙学、天文学、材料科学等领域有广泛的应用。
黑体辐射定律小结
辐射强度：（Radiation intensity）
对于各向同性的物体表面，辐射 强度与角度ϕ无关。本课限于各 向同性的物体表面
光谱(单色)辐射强度：
针对某波长λ、波长间隔为dλ：
24
定向辐射强度I
定义：单位可见面积发射出去的落在空间任意方向的单位 立体角中的能量。
d( , ) I dA cos d
4
8.1
热辐射现象的基本概念
8.1.1 热辐射的定义和特点
１、基本概念 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射:由于热的原因而产生的电磁波辐射称为热辐射,发 射辐射能是各类物质的固有特性。 辐射传热:物体之间相互辐射和吸收的总效果。当物体与环 境处于热平衡时，其表面上的热辐射仍在进行，但净辐射 传热量等于零。 5
上讲，小孔非常接近黑体的性质。
17
8.2
黑体热辐射的基本定律
• • • •
基本概念 1.立体角 2.定向辐射强度(I) 3.
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热辐射能量的表示方法
辐射力E：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发 射的所有波长的能量总和 (W/m2) 。
从总体上表征物体发射辐射能本领的大小。 光谱辐射力Eλ：单位时间内单位表面积向其上的半球空间 的所有方向辐射出去的包含波长λ在内的单位波长内的能 量称为光谱辐射力(W/m2 μm) 。
40
光谱发射率：实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比
ε E Eb
光谱发射率与实际物体的发射率之间的关系
8. 透明体(transparent body)
2
回答下列问题
一、热辐射现象的基本概念
名词解释 9. 辐射力（Emissive power） 10.光谱辐射力(Spectral Emissive power)
黑体热辐射规律
黑体热辐射规律黑体热辐射规律：在一定温度下，黑体的辐射能量与其温度的四次方成正比。
嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们要来聊聊一个看似高冷，实则超级有趣的科学规律——黑体热辐射规律。
想象一下，黑体就像是一个超级贪吃鬼，温度就是它的食欲。
温度越高，这个贪吃鬼的胃口就越大，辐射出的能量也就越多，而且不是简单的增加，而是像火箭升空一样，与温度的四次方成正比！这就好比，温度从 1 增加到 2，黑体辐射的能量可不是从 1 增加到 2 这么简单，而是像滚雪球一样，一下子增加到了 16 倍！那什么是黑体呢？咱们可以把黑体想象成一个“完美吃货”，它什么都吃，而且吃进去的东西一点儿都不吐出来。
在物理学中，黑体是指能够完全吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何反射与透射的理想物体。
这黑体热辐射规律在咱们的生活中可有着不少神奇的表现呢！比如冬天的时候，咱们都喜欢靠近温暖的火炉。
为啥呢？因为火炉温度高，按照黑体热辐射规律，它会向外辐射出大量的热能，让咱们感到温暖。
再比如，太阳就是一个巨大的黑体，它那超高的温度，使得它向宇宙空间辐射出了海量的能量，咱们地球上的生命才能享受到阳光的温暖和光明。
有研究数据表明，太阳表面的温度约为 5500 摄氏度，根据黑体热辐射规律，它辐射出的能量简直是天文数字。
这也是地球上万物生长、能量来源的重要保障。
总结一下，黑体热辐射规律可是个非常重要的家伙。
它不仅帮助我们理解了很多自然界中的热现象，还在天文学、材料科学等领域发挥着巨大的作用。
比如，通过研究恒星的黑体辐射，天文学家可以推测出恒星的温度和大小；在材料研发中，了解材料的热辐射特性，可以帮助我们设计出更高效的隔热和散热材料。
如果小伙伴们对这个神奇的规律还想了解更多，不妨去看看《时间简史》这本书，或者浏览一些科普网站，比如果壳网、科学松鼠会等。
说不定在深入探究的过程中，你会发现更多令人惊叹的科学奥秘，成为科学世界的小探险家呢！。
黑体辐射三大定律
黑体辐射三大定律
黑体辐射三大定律分别为：
1. 威恩位移定律（Wien's displacement law）：它指出，黑体辐射的最大辐射强度对应的波长与黑体的温度呈反比关系。
数学表达式为λ_maxT = b，其中λ_max是最大辐射强度对应的波长，T是黑体的温度，b是一个常数。
2. 斯特藩-玻尔兹曼定律（Stefan-Boltzmann law）：它规定了黑体辐射出的总功率与黑体的绝对温度的关系。
根据定律，黑体单位面积单位时间内辐射的总功率与黑体的温度的四次方成正比。
数学表达式为P = σT^4，其中P是黑体单位面积单位时间内辐射的总功率，T是黑体的温度，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数。
3. 基尔霍夫定律（Kirchhoff's law）：它描述了黑体辐射和黑体吸收的关系。
根据定律，任何物体在一定温度下的吸收比例与其辐射比例相等。
这意味着凡是对于某一波长来说是良好吸收体的物体，也是同样波长下的良好发射体。
简述黑体辐射三大定律
简述黑体辐射三大定律黑体辐射三大定律是描述热辐射特性的基本规律，被广泛应用于物理学、天文学、气象学等领域。
它们分别是斯特藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律和斯腾芳-玻尔兹曼定律。
本文将对这三大定律进行简述。
第一定律，斯特藩-玻尔兹曼定律，指出黑体辐射的总辐射功率与其绝对温度的四次方成正比。
换言之，黑体辐射的强度随着温度的升高而迅速增加。
这个定律的数学表达式为：P = σT^4，其中P表示辐射功率（单位为瓦特），σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，T为黑体的绝对温度（单位为开尔文）。
斯特藩-玻尔兹曼定律的发现在热辐射研究中具有重要意义，它揭示了热辐射与物体温度之间的密切关系。
第二定律，维恩位移定律，表明黑体辐射的波长与其绝对温度呈反比关系。
简单来说，随着黑体温度的升高，辐射的波长会变短。
维恩位移定律的数学表达式为：λmax = b / T，其中λmax表示辐射的波长（单位为米），b为维恩位移常数，T为黑体的绝对温度。
维恩位移定律的发现对于理解热辐射的性质和特征有着重要的意义，它揭示了辐射的波长与物体温度之间的关联。
第三定律，斯腾芳-玻尔兹曼定律，描述了黑体辐射的能量分布与温度的关系。
它指出，黑体辐射的能量分布与温度的四次方和波长的五次方成正比。
斯腾芳-玻尔兹曼定律的数学表达式为：B(λ, T) = (2πhc^2 / λ^5) * 1 / (e^(hc / λkT) - 1)，其中B(λ, T)表示黑体辐射的辐射能量密度（单位为瓦特/平方米/立方米/波长），h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数，T为黑体的绝对温度，λ为辐射的波长。
斯腾芳-玻尔兹曼定律的发现对于了解黑体辐射的分布特性和能量分布的规律具有重要意义。
黑体辐射的三大定律分别是斯特藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律和斯腾芳-玻尔兹曼定律。
它们揭示了热辐射与温度、波长之间的关系，对于研究热辐射的特性和规律具有重要的意义。
这些定律的发现不仅丰富了物理学和天文学的理论体系，也促进了科学技术的发展和应用。
简述黑体辐射的普朗克定律所揭示的规律
简述黑体辐射的普朗克定律所揭示的规律
普朗克定律是19世纪初德国物理学家马克斯·普朗克提出
的一条关于物质的放射性的定律。
它揭示了物质放射出的光量和发射源的温度有密切关系，即物体的温度越高，物体就会放射出更多的光。
普朗克定律的内容是：放射强度与温度的关系是指物质在每一温度上放射的光量与当前温度的四次方成正比，即放射强度I和温度T之间的关系可以表示为I=K·T
普朗克定律对于黑体辐射有着非常重要的启发性意义。
黑体辐射是指，当某种物质在特定温度下放射出的光量，其能量分布与物质温度成正比，且量级不受外界条件的影响。
据此，黑体辐射可以用普朗克定律来定义。
用普朗克定律描述时，若物质的温度为T，则其发射出的光量I可以表示为I=K·T
4，K为一常数。
总之，普朗克定律是物理学家们探索黑体辐射的重要工具，它揭示了物质放射出的光量和发射源的温度之间的关系：物体的温度越高，物体就会放射出更多的光。
普朗克定律的发现也为物理学的发展作出了重要的贡献，它为我们更深入地理解黑体辐射提供了一种简单有效的方法。
黑体辐射原理
黑体辐射原理
黑体辐射原理是指热能的辐射是与物体的温度有关的现象。
根据普朗克黑体辐射定律，黑体辐射的能量与频率呈正比，即辐射能量 E 与频率 v 成正比，表达式为 E = hv，其中 h 是普朗
克常数。
根据亥姆霍兹公式，频率与波长呈倒数关系，即 v =
c/λ，其中 c 是光速。
综合两个公式，黑体辐射能量 E 与波长
呈反比，即E = hc/λ。
这个关系称为普朗克-捷费-斯特芬定律。
根据黑体辐射原理，物体的温度越高，辐射的能量越大，辐射的波长也越短。
此外，黑体辐射是连续的，即辐射能量在不同频率（或波长）范围内具有连续的分布。
根据维恩位移定律，黑体辐射的最大强度出现在波长与物体温度的乘积为常数的位置，即λmT = b，其中 b 是维恩位移常数。
这个定律说明，随
着温度升高，最大强度波长变短。
黑体辐射原理在热辐射、热力学和量子力学等领域起着重要作用，可以用于解释物体的发光行为、引入量子概念，并为后续量子理论的发展奠定基础。
黑体辐射定律小结
Lambert定律也称为余弦定律。
黑体辐射能在空间不同方向上的分布不均匀：法向最大， 切向最小（为零）。
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黑体辐射力E:
Eb
2
2
d( , ) I b cos d 2 dA
I b cos sin d d Ib
0
• 注意：
黑体、白体与黑色物体、白色物体不同，颜色是对可见
光而言的，黑体、白体及透明体都是对全波长而言的， 而可见光只占全波长中的一小部分。故：物体对外来全 波长射线的吸收能力的高低，不能凭物体的颜色来判断 ，白颜色物体（反射的射线在可见光部分呈白色）不一
定是白体；黑颜色物体不一定是黑体。
例如：雪对可见光是良好的反射体，对肉眼是白色的， 但对红外线几乎能全部吸收α = 0.985；ε = 0.8，白布 和黑布对可见光吸收率不同，但对红外线的吸收率基本 相同，玻璃只透过可见光，对λ > 3μm的红外线不透明
4
8.1
热辐射现象的基本概念
8.1.1 热辐射的定义和特点
１、基本概念 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射:由于热的原因而产生的电磁波辐射称为热辐射,发 射辐射能是各类物质的固有特性。 辐射传热:物体之间相互辐射和吸收的总效果。当物体与环 境处于热平衡时，其表面上的热辐射仍在进行，但净辐射 传热量等于零。 5
2
回答下列问题
一、热辐射现象的基本概念
名词解释 9. 辐射力（Emissive power） 10.光谱辐射力(Spectral Emissive power)
11.定向辐射力
12.光谱定向辐射力 13.立体角(Solid angle)
14.辐射强度(I) (或定向辐射强度),(Directional radiation intensity)
黑体辐射的实验规律
黑体辐射的实验规律
黑体辐射的实验规律由黑体辐射定律、斯特藩-玻尔兹曼定律
和维恩位移定律组成。
1. 黑体辐射定律（普朗克定律）：描述了黑体辐射的能量密度与频率之间的关系。
根据该定律，黑体辐射的能量密度与频率的平方成正比。
数学表达式为：B(ν, T) = (2hν^3 / c^2) * (1 / (exp(hν / kT) - 1))，其中B(ν, T)表示单位频率范围内的能量密度，ν表示频率，T表示黑体的温度，h为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数。
2. 斯特藩-玻尔兹曼定律：描述了黑体辐射的总辐射功率与温
度之间的关系。
根据该定律，黑体辐射的总辐射功率与温度的四次方成正比。
数学表达式为：P = σ * A * T^4，其中P表示
黑体辐射的总辐射功率，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，约等于
5.67 × 10^−8 W/(m^2·K^4)，A表示黑体的表面积，T表示黑体的温度。
3. 维恩位移定律：描述了黑体辐射的主峰频率与温度之间的关系。
根据该定律，黑体辐射的主峰频率与温度成反比。
数学表达式为：λ_max = b / T，其中λ_max表示主峰频率对应的波长，b为维恩位移常数，约等于2.898 × 10^−3 m·K。
这些规律揭示了黑体辐射现象与温度、频率、波长之间的基本关系，对理解和研究热辐射、热力学以及量子物理学等领域有着重要的意义。
高中物理黑体辐射规律
高中物理黑体辐射规律黑体辐射是热学中的重要现象之一，它指的是处于热平衡状态的物体对外发射的电磁辐射。
黑体辐射规律是描述黑体辐射特性的定律，也是热辐射研究的基础。
本文将从黑体辐射规律的原理、应用以及实验验证等方面进行探讨。
一、黑体辐射规律的原理黑体是指对所有波长的辐射都能完全吸收的物体，它能够实现热平衡状态并对外发射电磁波。
根据黑体辐射规律，我们可以得出以下结论：1. 黑体辐射的频谱分布：根据普朗克公式，黑体辐射的频谱分布与物体的温度有关。
温度越高，辐射的峰值频率越高，而且辐射强度也随温度升高而增加。
2. 黑体辐射的强度与温度的关系：根据斯特藩-玻尔兹曼定律，黑体辐射的总辐射强度与温度的四次方成正比。
这意味着温度越高，黑体辐射的总辐射强度越大。
3. 黑体辐射的能量密度与温度的关系：根据斯特藩-玻尔兹曼定律，黑体辐射的能量密度与温度的四次方成正比。
这意味着温度越高，黑体辐射的能量密度越大。
二、黑体辐射规律的应用黑体辐射规律在许多领域都有广泛的应用，下面我们将介绍其中的几个典型应用：1. 太阳辐射：太阳可以看作是一个近似黑体辐射源，其辐射能量的分布规律符合黑体辐射规律。
太阳辐射的研究对于理解地球的气候变化、太阳能利用以及天体物理学等方面都具有重要意义。
2. 热辐射测温：利用黑体辐射规律，可以通过测量物体辐射的能量密度来推算物体的温度。
这在工业生产中的温度测量、红外线测温等方面有广泛应用。
3. 热辐射能源利用：利用黑体辐射的特性，可以设计高效的热辐射能源利用系统，如太阳能电池板、热辐射加热系统等。
三、黑体辐射规律的实验验证为了验证黑体辐射规律，科学家们进行了一系列实验。
其中最著名的是普朗克的黑体辐射定律实验和斯特藩-玻尔兹曼定律的实验验证。
普朗克的实验通过对黑体辐射的频谱分布进行测量，验证了黑体辐射的频谱与温度相关的规律。
他的实验结果与普朗克公式的预测相符，为黑体辐射规律奠定了基础。
斯特藩-玻尔兹曼定律的实验验证主要是通过测量黑体辐射的总辐射强度和能量密度与温度的关系。
简述黑体辐射的普朗克定律所揭示的规律
简述黑体辐射的普朗克定律所揭示的规律黑体辐射是物理学中一个重要的概念，它指的是从某种物质中释放出的电磁波，它的发射与温度有密切的关系。
1896，爱因斯坦提出了普朗克定律，来阐释黑体辐射的规律，它将黑体辐射的能量分布与温度有效地联系起来，被广泛应用于至今。
普朗克定律概括为：物体的辐射能量强度与其表面温度成正比，且与波长的四次方成反比。
即：
E =T^4 = A/λ^4
其中，E 为物体的辐射能量，σ为常数，T 为物体的温度，A 为辐射常数，λ为波长。
普朗克定律表明，从低温的黑体发出的光谱的能量分布，随着黑体温度的升高，其分布也会偏向短波段有更多的能量，也就是说，随着温度的升高，发出的辐射越来越向短波段集中，这也是热能是红外线的原因。
同时普朗克定律也解释了为什么宇宙背景辐射的分布比地球表
面温度低得多，原因在于宇宙背景辐射是一个很久以前的辐射，温度也较低，普朗克定律解释了它的低热能与波长之间的关系，即它的能量主要分布在长波段，而在短波段却比较量很小。
- 1 -。
黑体辐射笔记
黑体辐射笔记
黑体辐射是指理想化的物体在热平衡状态下发射的辐射。
它是和物体的温度有关的，温度越高，黑体辐射的能量越大。
黑体辐射是研究物体热学性质、电磁波理论和量子力学等领域的重要基础。
黑体辐射的性质有以下几点：
1. 黑体辐射是连续的：经过实验观察，我们可以发现黑体辐射的波长范围是连续的，不仅包括可见光，还有红外线、紫外线等。
这也是黑体辐射和白体辐射的主要区别之一。
2. 黑体辐射的强度与温度有关：根据普朗克定律，黑体辐射的能量密度与频率有关，且与温度的四次方成正比。
这也是为什么高温的物体辐射的能量比低温的物体辐射的能量大的原因。
3. 黑体辐射的峰值波长与温度有关：根据维恩位移定律，黑体辐射的峰值波长与温度呈反比关系。
即温度越高，峰值波长越短，辐射的频率越高。
4. 黑体辐射遵循斯特凡-玻尔兹曼定律：根据斯特凡-玻尔兹曼定律，黑体辐射的总辐射功率与温度的四次方成正比。
这是黑体辐射的一个基本规律。
黑体辐射在实际应用中有很多重要的应用。
例如，在太阳能研究中，科学家通过研究黑体辐射来估计地球表面的平均温度和太阳辐射的能量。
另外，在天体物理学中，黑体辐射理论也被广泛应用于研究恒星的辐射特性和行星大气层的温度分布。
总之，黑体辐射是物体在热平衡状态下发射的辐射，具有连续
性、与温度有关的强度和峰值波长，并遵循斯特凡-玻尔兹曼定律。
它在物理学的研究和实际应用中扮演着重要的角色。
黑体辐射定律小结
8.3.1 实际物体的辐射力
同温度下，黑体发射热辐射的能力最强，包括所有方向和
所有波长。真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体；
因此定义发射率 (也称为黑度) ：相同温度下，实际物体
的辐射力与黑体辐射力之比:
E Eb
E
T4
实际物体的辐射力：E
Eb
T 4
c0
(T 100
)4
上面公式只是针对方向和光谱平均的情况，但实际上，真实
④ 物体的辐射能力与其温度性质有关，与绝对温度的四 次方成正比。
7
２、热辐射的特点 ③ 只要温度大于0K就有能量辐射。不仅高温物体向低温 物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能，总的 结果是热由高温传向低温。
8
8.1.2 从电磁波的角度描述热辐射的特性 1、传播速率与波长、频率间的关系
各种电磁波都以光速在空间传播
可见面积：在不同方向上所能看到的辐射面积是不一样的。 微元辐射面 dA 位于球心地面上，在任意方向p看到的辐 射面积不是dA，而是dAcosθ。 黑体辐射的定向辐射强度与方向无关。
25
E、Eλ关系:
显然，E 和Eλ之间具有如下关系：
E 0 Ed
黑体一般采用下标b表示，如黑体的辐射力为Eb，黑体的 光谱辐射力为Ebλ
表面的发射能力是随方向和光谱变化的。
39
8.3.2 实际物体的光谱辐射力
实际材料表面的光谱辐射力不遵守普朗克定律，或者说不 同波长下光谱发射率随波长的变化比较大，并且不规则。
40
光谱发射率：实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比
ε E Eb
光谱发射率与实际物体的发射率之间的关系
ε E 0 ()Ebd
漫反射（Diffuse reflection）：被反射的辐射能均匀分布在 各方向，表面粗糙度>投入辐射波长，一般粗糙非金属表面 接近于漫反射。
黑体的原理
黑体的原理黑体的原理是指黑体辐射的基本规律和相关理论。
黑体是一个理想化的物体，它能够完全吸收所有入射光线，并以最高效率辐射能量。
根据热力学理论，热辐射是物体在热平衡状态下发射出来的电磁波辐射。
黑体辐射不仅在理论物理研究中具有重要作用，也广泛应用于光学、电子学以及天文学等领域。
首先，黑体辐射的能谱分布。
根据普朗克辐射定律，黑体辐射的辐射能量与频率和温度有关。
公式表示为E(ν,T)= (2hν^3/c^2) * (1/(exp(hν/kT)-1))，其中E 表示单位面积单位时间内的辐射能量，ν是辐射频率，T是黑体的温度，h是普朗克常数，c是光速，k是玻尔兹曼常数。
该公式描述了黑体辐射的能量在不同频率下的分布，说明了辐射能量随温度的变化规律。
其次，黑体辐射的亮度和辐射通量。
亮度是指单位面积的黑体表面辐射能量，也称为辐射通量密度。
根据斯特凡-玻尔兹曼定律，黑体辐射的总辐射通量与温度的四次方成正比。
公式表示为j(T)=σT^4，其中j表示黑体的辐射通量密度，σ是斯特凡-玻尔兹曼常数。
这个定律说明了黑体辐射强度随温度的增加而增加，且远远大于其他物体的辐射强度。
另外，黑体辐射的波长峰值和温度之间的关系可以由维恩位移定律给出。
根据维恩位移定律，黑体辐射的波长峰值与其温度成反比。
公式表示为λ_max=T/b，其中λ_max表示波长峰值，T表示温度，b是维恩位移常数。
这个定律说明了黑体辐射的主要能量在短波长端，随着温度的升高，峰值向短波长方向移动。
最后，根据玻尔兹曼辐射定律，黑体辐射的辐射通量与频率的平方成正比。
公式表示为j(ν,T) = 4πB(ν,T)，其中j(ν,T)表示单位面积单位时间内的辐射通量，B(ν,T)表示黑体辐射的亮度。
这个定律描述了黑体辐射能量在不同频率下的分布，在较高频率处辐射能量较高。
总结起来，黑体辐射的原理包括能谱分布、亮度和辐射通量、波长峰值和温度关系以及玻尔兹曼辐射定律。
这些规律和定律揭示了热辐射的特性和规律，为理解和研究热辐射提供了基础。
黑体辐射定律小结
热辐射 ---发射辐射能是各类物质的固有特性
6
２、热辐射的特点
① 不需要物体直接接触。热辐射不需中间介质，可以在真 空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。 ② 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能 量形式的转化。 辐射：辐射体内热能→辐射能；
吸收：辐射能→受射体内热能
③ 只要温度大于 0K 就有能量辐射。不仅高温物体向低温 物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能，总的 结果是热由高温传向低温。 ④ 物体的辐射能力与其温度性质有关，与绝对温度的四 次方成正比。
16
8.1.3
黑体模型及其重要性
对于黑体：α =1，τ = 0，ρ = 0 人工黑体：空腔上的小孔接近于黑体。 具有一个小孔的等温空腔表面， 若有外部投射辐射从小孔进入空 腔内，必将在其内表面经历无数 次的吸收和反射，最后能够从小 孔重新选出去的辐射能量必定微 乎其微。认为几乎全部入射能量 都被空腔吸收殆尽。从这个意义
辐射能的吸收、反射和透射
若投射能量是某波长下的（单色）辐射（Spectral）： αλGλ + ρλGλ +τλGλ = Gλ 或 αλ + ρλ +τ λ =1
其中：αλ、ρλ、τ λ—光谱吸收率、光谱反射率、光谱透射率
或（单色吸收率、单色反射率、单色透射率） α、ρ、τ 及αλ、ρλ、τ λ是物体表面的辐射特性，与物体的 性质、温度及表面状况有关；全波长的特性α、ρ、τ 还与 投射能量的波长分布有关。
立体角
21
即：环绕发射表面dA1 的半球空间立体角为2π。
22
辐射强度(I)：(或定向辐射强度) Radiation intensity
• 辐射强度：物体表面朝着某给定方向、对垂直于该
简述黑体辐射三大定律
简述黑体辐射三大定律
1.巨人对黑体辐射的谱分布进行了描述，发现黑体辐射的光谱能量密度与波长呈反比例关系，即辐射能量密度随着波长的增长而减小。
这就是黑体辐射的第一定律，也称为普朗克定律。
2. 经过近百年的实验研究，发现黑体辐射的峰值波长与黑体温
度呈反比例关系，即黑体温度越高，其辐射峰值波长越短。
这就是黑体辐射的第二定律，也称为维恩位移定律。
3. 瑞典物理学家斯蒂芬·玻尔兹曼在19世纪末提出了黑体辐射的第三定律，即黑体辐射的总辐射能量密度与黑体温度的四次方成正比。
这就是黑体辐射的第三定律，也称为斯蒂芬-玻尔兹曼定律。
这三大定律的发现和解释对于量子力学和热力学的发展有着重
要的意义。
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热辐射 ---发射辐射能是各类物质的固有特性
6
２、热辐射的特点
① 不需要物体直接接触。热辐射不需中间介质，可以在真 空中传递，而且在真空中辐射能的传递最有效。 ② 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能 量形式的转化。 辐射：辐射体内热能→辐射能；
吸收：辐射能→受射体内热能
③ 只要温度大于 0K 就有能量辐射。不仅高温物体向低温 物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能，总的 结果是热由高温传向低温。 ④ 物体的辐射能力与其温度性质有关，与绝对温度的四 次方成正比。
辐射能的吸收、反射和透射
若投射能量是某波长下的（单色）辐射（Spectral）： αλGλ + ρλGλ +τλGλ = Gλ 或 αλ + ρλ +τ λ =1
其中：αλ、ρλ、τ λ—光谱吸收率、光谱反射率、光谱透射率
或（单色吸收率、单色反射率、单色透射率） α、ρ、τ 及αλ、ρλ、τ λ是物体表面的辐射特性，与物体的 性质、温度及表面状况有关；全波长的特性α、ρ、τ 还与 投射能量的波长分布有关。
15.光谱(单色)辐射强度
3
二、黑体热辐射的基本定律
简答
1. 2. 3. 4. 热辐射的特点。 气体、固体和液体辐射能的吸收、反射和透射如何？ 简要说明黑体、白体与黑色物体、白色物体的不同。 写出黑体辐射基本定律的数学表达式，并分别说明其 描述的内容。 ① Stefan-Boltzmann 定律； ② 普朗克（Planck）定律； ③ 维恩（Wien）位移定律； ④ 兰贝特（Lambert）定律。
αG + ρG +τG = G
12
固体表面两种极端情况：镜反射、漫反射图Biblioteka -3镜反射图8-4
漫反射
镜反射（Specular reflection）：入射角=反射角，表面粗糙 度<投入辐射波长，例如：光滑的金属表面、玻璃、塑料等； 漫反射（Diffuse reflection）：被反射的辐射能均匀分布在 各方向，表面粗糙度>投入辐射波长，一般粗糙非金属表面 接近于漫反射。 13
第八章 热辐射基本定律及辐射特性
1
回答下列问题
一、热辐射现象的基本概念
名词解释
1. 辐射（Radiation）
2. 热辐射(Thermal radiation)
3. 辐射传热 4. 镜面反射(Specular reflection)
5. 漫反射(Diffuse reflection)
6. 黑体(Black body) 7. 白体(White body)
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物体辐射能的吸收、反射和透射
• 气体：对辐射能几乎没有反射能力，ρ = 0，α +τ =1； • 固体和液体：分子排列非常紧密，投射辐射能在进入物体很 小距离内就被全部吸收，具有在物体表面上进行的特点而不 涉及物体内部如：金属导体：该距离约为1 μm；非导体： 1000 μm，故：对一般固体和液体： τ = 0，α + ρ =1； • 黑体：能全部吸收外来射线的物体，α =1； • 白体：能全部反射外来射线的物体，ρ =1； • 透明体：能被外来射线全部透过的物体，τ =1； • 自然界中并不存在黑体、白体和透明体；它们只是实际物体 热辐射性能的理想模型：煤烟α=0.96；高度磨光的纯金 α=0.98，黑体是一个理想的吸收体，它能吸收来自各个方向 15 、各种波长的全部投射能量。
• 注意：
黑体、白体与黑色物体、白色物体不同，颜色是对可见
光而言的，黑体、白体及透明体都是对全波长而言的， 而可见光只占全波长中的一小部分。故：物体对外来全 波长射线的吸收能力的高低，不能凭物体的颜色来判断 ，白颜色物体（反射的射线在可见光部分呈白色）不一
定是白体；黑颜色物体不一定是黑体。
例如：雪对可见光是良好的反射体，对肉眼是白色的， 但对红外线几乎能全部吸收α = 0.985；ε = 0.8，白布 和黑布对可见光吸收率不同，但对红外线的吸收率基本 相同，玻璃只透过可见光，对λ > 3μm的红外线不透明
8. 透明体(transparent body)
2
回答下列问题
一、热辐射现象的基本概念
名词解释 9. 辐射力（Emissive power） 10.光谱辐射力(Spectral Emissive power)
11.定向辐射力
12.光谱定向辐射力 13.立体角(Solid angle)
14.辐射强度(I) (或定向辐射强度),(Directional radiation intensity)
电磁波波长从几万分之一微米到数千米
图8-1 电 磁 辐 射 波 谱
10
2、电磁波的波谱
可见光：λ = 0.38 ~ 0.76μm； 紫外线、x射线、γ 射线等：λ < 0.38μm ； 红外线：λ = 0.76 ~ 1000μm ； 无线电波：λ >1000μm； 热射线：λ = 0.1~ 100μm；包括可见光、部分紫外线红外线 ； 太阳辐射主要能量集中在0.2~2 μm波长范围
4
8.1
热辐射现象的基本概念
8.1.1 热辐射的定义和特点
１、基本概念 辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式。 热辐射:由于热的原因而产生的电磁波辐射称为热辐射,发 射辐射能是各类物质的固有特性。 辐射传热:物体之间相互辐射和吸收的总效果。当物体与环 境处于热平衡时，其表面上的热辐射仍在进行，但净辐射 传热量等于零。 5
7
２、热辐射的特点 ③ 只要温度大于 0K 就有能量辐射。不仅高温物体向低温 物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能，总的 结果是热由高温传向低温。
8
8.1.2 从电磁波的角度描述热辐射的特性 1、传播速率与波长、频率间的关系
各种电磁波都以光速在空间传播
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2、电磁波的波谱
热辐射是电磁辐射（电磁波）的一种
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3. 物体表面对电磁波的作用
投射辐射G（Irradiation） 一部分被吸收；Absorption 一部分被反射；Reflection 还有一部分可能穿透物体 Transmission α —吸收率；Absorptivity ρ —反射率；Reflectivity τ —透射率; Transmissivity Gα +Gρ +Gτ = G α + ρ +τ =1