第2讲 热辐射 三辐射系数

：面元法线与辐射方向之间的夹角。
朗伯光源(余弦辐射体)：Le与 无关 朗伯光源的辐射强度可表示为：I( )=I0 cos I0 Le( ) L0 A L0为 =0时的亮度 6、辐射照度 单位受光面积上所接收的辐射通量 d e 2 e 单位：W m dA
三、单色辐射量与全色辐射量的关系
V
780
380

V
( )d
人眼对不同频率的光波有不同的响应，即使相同辐射通量的光波 照射到人眼上，仍然有不同的亮暗感觉。所以引入光度量，以反 映视觉的亮暗特性。
四、光度量
1、光度量及其单位 光通量 光出射度 光照度 发光强度 光亮度 V dQV dt , M V d V dA , V d V dA , IV d V d , LV dIV (dA cos ) , lm(流明) lm m 2 lx (勒克司) cd (坎德拉) cd m 2
克辐射分布定律，斯蒂藩-玻耳兹曼定律，维恩位移定律。
二、描述热辐射的物理量 辐射量——客观量（适用于整个波段） 两套量 光度量——主观量（可见光段） 单色量（ +d）单色辐射量，单色光度量 每套量 全色量（ : 0 ） 辐射量，光度量
1、辐射能量密度 ：单位体积内所具有的辐射能
人体表面的热辐射波长在2.5-15um范围，峰值波长
约在 9.3um处。
•温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，当温度为 300摄氏度时热辐射中最强的波长在红外区。当物体的温 度在500度以上至800度时，热辐射中最强的波长成分在可 见光区。 •关于热辐射,其重要规律有4个：基尔霍夫辐射定律，普朗
§1-3
热辐射的一般概念
一、热传递的三种方式：传导、对流和辐射。 （1）传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低 的部分，叫做传导。
热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传 导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热，但是 不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体， 不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良 导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。瓷、纸、木 头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、 羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中， 除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。
e m 2 2 的单位为：J m 3
1 2
1 2
（1-3-1）
2、辐射通量 e：单位时间内通过单位面积的辐射能量 dQe dt e 的单位为W 或者J S 1 e = （1-3-2）
总辐射通量or 辐射功率：辐射源发出的能量包括所有方向。
3、辐射出射度M e (辐出度) 从物体的表面单位面积上所辐射的通量， 亦即：从物体的表面单位时间内、单位面积上辐射的能量。 e Qe Me 单位： W m 2 A At 辐射出射度也称为发射本领或辐射通量密度。 4、辐射强度Ie 辐射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量 亦即：辐射源在单位时间内、单位立体角内辐射的能量 d e 2Qe Ie d t 单位：W sr 1
一般情况下，辐射强度随方向而变，是关于（，）的函数 在球坐标系中，通过（，）方向上立体角d的辐射通量为： d e Ie( , )d Ie( , ) sin d d 点光源发出的总辐射通量为：
2
e
I ( , ) sin d d
e 0 0 2
对均匀发光体，Ie不随角度变化 e Ie sin d d
0 0
Ie 2 cos 0 4 Ie

5、辐射亮度Le 面辐射源在某一方向上的单位投影面积， 在单位立体角内的辐射通量 2 e dIe L （ = = e ） （A cos ） dA cos 单位：W m 2 sr 1
2、光谱光视效能 同一波长下，光通量与辐射通量之比 v K ( ) v K ( ) e （1-3-12） e 单位：lm/W 3、光谱光视效率(视见函数) 某一波长的光谱光视效能与最大光谱光视效能之比 表示人眼对不同频率光波的敏感程度。 K ( ) 1 v V ( ) （1-3-13） Km K m e 当 =555nm时，K m 683lm W 1 (最大)
（2）对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。 对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象
比液体更明显。
（3）物体的温度在高于绝对零度时向外界发出辐射（电磁 波），这种辐射称为热辐射。 用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在 真空中进行。
地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。
一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。
一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温Leabharlann Baidu
度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。
热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从
0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和
红外线。由于电磁波的传播无需任何介质，所以热
辐射是在真空中唯一的传热方式。
e

e
Me
Ie

Le
e
e
e ( ) e ( ) M e ( ) I e ( ) Le ( ) e ( ) e ( )或 e
辐射量 单色辐射量 光度量
e = （ d e ）
0
(积分关系) (微分关系)
d e （ = e ） d
光度量的所有单位都是从光强度的单位推导出来的。 频率为540 1012 Hz的单色辐射， 在某方向上的辐射强度为 1/683（W sr -1）,则称该方向上的光强度为1cd。 若均匀点光源发出的光强度为1cd，则称光源在单位立体角 内发出的光通量为1lm。 若1lm的光通量均匀的照射在1m2的面积上，则称接收面上 的光照度为1lx。 若从单位面积光源上在其法线方向发出的光强度为1cd， 则光源在该方向上的光亮度为1cd / m 2。