黑體輻射:黑體,定義,理論數據,-九游会j9

什麼是？

在任何條件下，對任何波長的外來輻射完全吸收而無任何反射的物體，即吸收比為1的物體。

在黑體輻射中，隨著溫度不同，光的顏色各不相同，黑體呈現由紅——橙紅——黃——黃白——白——藍白的漸變過程。某個光源所發射的光的顏色，看起來與黑體在某一個溫度下所發射的光顏色相同時，黑體的這個溫度稱為該光源的。“黑體”的溫度越高，光譜中藍色的成份則越多，而紅色的成份則越少。例如，的光色是暖白色，其色溫表示為4700k，而日光色螢光燈的色溫表示則是6000k。

理想可以吸收所有照射到它表面的電磁輻射，並將這些輻射轉化為，其光譜特徵僅與該黑體的溫度有關，與黑體的材質無關。從經典物理學出發推導出的維恩定律在低頻區域與實驗數據不相符，而在高頻區域，從經典物理學的推導出又與實驗數據不相符，在輻射頻率趨向無窮大時，能量也會變得無窮大，這結果被稱作“”。1900年10月，將維恩定律加以改良，又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋，得出了一個與實驗數據完全吻合來描述黑體輻射。但是在詮釋這個公式時，通過將物體中的原子看作微小的，他不得不假設這些量子諧振子的總能量不是連續的，即總能量只能是離散的數值（經典物理學的觀點恰好相反）。

後來，普朗克進一步假設單獨量子諧振子吸收和放射的輻射能是量子化的。

所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒有反射，也沒有( 當然黑體仍然要向外輻射)。

黑體輻射

(kirchhoff)，在的物體所輻射的能量與吸收率之比與物體本身物性無關,只與波長和溫度有關。按照基爾霍夫輻射定律，在一定溫度下，黑體必然是輻射本領最大的物體，可叫作完全輻射體。

黑體輻射是指由理想放射物放射出來的輻射，在特定溫度及特定波長放射最大量之輻射。同時，是可以吸收所有入射輻射的物體，不會反射任何輻射，但黑體未必是黑色的，例如太陽為氣體星球，可以認為射向太陽的電磁輻射很難被反射回來，所以認為太陽是一個黑體(絕對黑體是不存在的)。理論上黑體會放射頻譜上所有波長之電磁波。是描述黑體電磁輻射的峰值波長與自身溫度關係的定律。

(planck)則給出了黑體輻射的具體譜分布，在一定溫度下，單位面積的黑體在單位時間、單位立體角內和單位波長間隔內輻射出的能量為

地球黑體輻射

b(λ，t)=2hc2 /λ5 /exp(hc/λkt)-1

b(λ，t)—黑體的光譜輻射亮度(w·m^-2·sr^-1·μm^-1 )

黑體光譜輻射出射度m（λ，t）與波長、之間關係的公式：

m=c1/[λ^5(exp(c2/λt)-1)]，其中c1=2πhc^2,c2=hc/k.

黑體公式：

e*dν=c1*v^3*dv/[exp(c2*v/t)-1)]

e*dv表示在頻率範圍（v,v dv）中的黑體輻射能量密度。

λ—輻射波長(μm)

t—黑體(k、t=t 273k)

c—光速(2.998×10^8m/s )

h—， 6.626×10^-34 j·s

k—(boltzmann)， 1.3806505*10^-23j/k

由圖2.2（缺）可以看出：

①在一定溫度下，黑體的譜輻射亮度存在一個極值，這個極值的位置與溫度有關， 這就是(wien)

λm t=2898(μm·k)

λm —最大輻射亮度處的波長(μm)

t—黑體的絕對溫度(k)

根據，我們可以估算，當t～6000k時，λm ～0.48μm(綠色)。這就是太陽輻射中大致的最大譜處。

太陽輻射波譜密度分布

當t～300k， λm～9.6μm，這就是地球物體輻射中大致最大譜輻射亮度處。

②在任一波長處,高溫黑體的譜輻射亮度絕對大於低溫黑體的譜輻射亮度，不論這個波長是否是光譜最大輻射亮度處。

如果把b(λ，t)對所有的波長積分，同時也對各個輻射方向積分，那么可得到斯特番—波耳茲曼定律(stefan-boltzmann)，絕對溫度為t的黑體單位面積在單位時間內向空間各方向輻射出的總能量為b(t)

b(t)= δt4 (w/m2)

δ為stefan-boltzmann常數, 等於5.67×10ˆ-8 w/m2·k4

但現實世界不存在這種理想的黑體，那么用什麼來刻畫這種差異呢?對任一波長， 定義為該波長的一個微小波長間隔內， 真實物體的與同溫下的黑體的輻射能量之比。顯然發射率為介於0與1之間的正數，一般發射率依賴於物質特性、 環境因素及觀測條件。如果發射率與波長無關，那么可把物體叫作(grey body)， 否則叫。