九红外线物理.ppt

* 第九章 红外线物理 ·· * 红外辐射理论 透射、反射和吸收定律 普朗克定律 基尔霍夫定律 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 1．描述红外线传播特性的物理量 表示物体红外辐射的发射能力，用数字表示就是发射率 。发射率无量纲，为某一物体发射的红外辐射量与相同温度的黑体红外辐射发射量之比。有光谱发射率 和平均发射率 。对黑体，光谱发射率 等于1，故平均发射率 也等于1。 物体对入射到其上的红外辐射的吸收能力，用数字表示就是吸收率 。吸收率无量纲，为吸收量和入射量之比。有光谱吸收率 和平均吸收率 。 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 （1）发射本领（发射率）(emissivity) （2）吸收本领（吸收率）(absorptivity) 表示物体对入射到其上的红外辐射的反射能力，用数字表示反射本领就是反射率 。有光谱反射率 和平均反射率 。 表示物体对入射到其上的红外辐射的透射能力，用数字表示透射本领就是透射率 。也有光谱透射率 和平均透射率 。 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 1．描述红外线传播特性的物理量 （3）反射本领（反射率）(reflectivity) （4）透射本领（透射率）(transmissivity)： 当温度一定时，按能量守恒原则有光谱吸收率 、光谱反射率 和光谱透射率 之和为1，即 如果入射到物体的红外辐射全部被吸收，若 =0 ,则 。如果将物体吸收率、反射率和透射率对入射红外辐射各种波长求的平均值，则其吸收率 、反射率 和透射率 之和仍然为1，即 在不同的温度，物体吸收红外辐射的机制可能不一样，因此吸收率、反射率和透射率仍然是温度的函数。 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 2．吸收、反射、透射定律 3．基尔霍夫定律 物体发射本领和吸收本领的比值仅与辐射波长和温度有关，与物体的性质无关，该比值是对所有物体的普适函数。 “既好的吸收体也是好的辐射体”数学表示为 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 对黑体所有光谱的发射率等于光谱吸收率(等于1)，故上述普适函数就是黑体的辐射出射度 。如果获得黑体的辐射出射度的具体数学表达式，就构成了最基本红外辐射定律。 普朗克推导出了以波长 (μm)和温度T(K)为变量、确定黑体辐射出射度 的公式为 三、热辐射的基本规律 式中 为玻尔兹曼常量， 为第一辐射常量， 为第二辐射常量, 黑体辐射出射度的单位是瓦· 米-2· 微米-1 ( ) 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 4．普朗克定律 不同温度下黑体光谱辐射出射度分布曲线 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 4．普朗克定律 （1）不同曲线代表不同温度黑体光谱辐射出射度随波长 连续变化的情况，每条曲线都有一个极大值。 （2）不同温度的曲线彼此不相交。在任一波长上，温度 越高，光谱辐射出射度越大，反之亦然。 （3）随着温度T 的升高，峰值波长λm向短波方向移动， 表明黑体辐射中短波部分所占比例增大。 （4）波长小于λm部分的能量约占25%，波长大于λm 部分的能量约占75%。 （5）温室下辐射峰值波长在红外波段。 普朗克定律的特点： 三、热辐射的基本规律 第一节 红外线的产生 第二节 红外线辐射的基本规律 第三节 红外线与物质的相互作用 4．普朗克定律 * 第九章 红外线物理 ·· *