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285 第三章 热辐射的基本规律  引言 热辐射——红外辐射 概念：物体以自身温度而向外发射能量称热辐射，亦称 温度辐射。 在光学范畴内，在可见光范围内的辐射一般称为发光，在红外部分通常称为辐射。 红外辐射的发射和接收是都热交换。红外技术的应用都是基于热交换的。 计算举例 例１.已知黑体温度 T = 1000K，求：其峰值波长、光谱辐射度峰值、在λ=4μm处的光谱辐射出射度、某一波段的辐射出射度。 1.峰值波长 根据维恩位移定律 2.光谱辐射度峰值 根据维恩最大发射本领定律 3.在λ=4μm处的光谱辐射出射度 4.在λ=3～5μm波段内的辐射出射度 例2 已知人体的温度T=310K（假定人体的皮肤是黑体），求其辐射特性 1.其峰值波长为 2.全辐射出射度为 3.处于紫外区，波长（0～0.4μm）的辐射出射度为 4、处于可见光区，波长（0.4～0.75μm）的波长辐射出射度为 5、处于红外区，波长（0.75～∞）的辐射出射度为 例3 如太阳的温度T=6000K并认为是黑体，求其辐射特性 　1.其峰值波长为 　2、全辐射出射度为 　 　3、紫外区的辐射出射度为 4、可见光区的辐射出射度为 5、红外区的辐射出射度为 3.5 发射率和实际物体的辐射 1．半球发射率 　辐射体的辐射出射度与同温度下黑体的辐射出射度之比称为半球发射率，分为全量和光谱量两种。 　半球全发射率定义为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　式中，M（T）是实际物体在温度T时的全辐射出射度，Mb(T)是黑体在相同温度下的全辐射出射度。 半球光谱发射率定义为 式中，Mλ(T)是实际物体在温度T时的光谱辐射出射度，Mλb(T)是黑体在相同温度下的光谱辐射出射度。 由以上式子可以得到任意物体在温度T时的半球光谱发射率为 可见，任何物体的半球光谱发射率与该物体在同温度下的光谱吸收率相等。同理可得出物体的半球全发射率与该物体在同温度下的全吸收率相等，即 以上两个式子是基尔霍夫定律 又一表示形式，即物体吸收辐射的本领大，其发射辐射的本领也越大。 2. 方向发射率 方向发射率，也叫做角比辐射率或定向发射本领。它是在与辐射表面法线成θ角的小立体角内测量的发射率。θ角为零的特殊情况叫做法向发射率εn。εn也分为全量和光谱量两种。 方向全发射率定义为 　式中，L和Lb分别是实际物体和黑体在相同温度下的辐射亮度。因为L一般与方向有关，所以ε(θ)也与方向有关。 　方向光谱发射率定义为 ——红外技术及应用 * 以灰色表面（可视为灰体）的吸收率为0.3，当温度为20℃时，求它在每秒每平方厘米表面所发出的能量。 如图所示的液氦低温恒温器，吸收靶面表面黑化，面积较大且紧挨着窗口，此液氦低温恒温器主要接受环境的辐射，环境温度为300K时，可接近看成黑体，其窗口面积为1cm-2.若液氦的汽化潜热为25.115J/g，则每分钟消耗多少液氦？ 液氦 靶面 窗口 3、（1）一半径为R0的球，由忽略热传导的绳子悬在一大的空腔内，腔壁的发射率为1并保持温度为T，球的发射率为ε0，球由电功率P0加热，问球的平衡温度T0是多少？ （2）现有一个与球同心的金属球壳放在球和空腔之间，球壳的半径为R1，发射率是ε1，入射到球壳上的辐射一部分被球壳吸收，另一部分被球壳镜面反射，假设球和球壳均为朗伯体，则球壳的平衡温度T1是多少？此时球的温度是多少？ 黑体在某一温度时的辐射出射度为5.67×104W/m2，试求这时光谱辐射出射度最大值所对应的波长λm。 把一个温差热电堆放在一个有小圆孔的炉子附近，当炉温为2000K时，把热电堆移至炉孔附近适当位置处，使炉孔对热电堆所张的立体角与太阳对热电堆