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第二章热辐射定律及标准光源

汇报时间：2024-01-20

汇报人：AA

热辐射基本概念与特性

热辐射定律介绍

标准光源概述与分类

热辐射测量技术与方法

热辐射在各个领域中的应用

总结与展望

热辐射基本概念与特性

热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是热量传递的三种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。

热辐射是内能产生变化，使电子与核表面产生类似海拔高度的一种提升，这种提升产生了类似电磁波的一种现象，所以热辐射出来的粒子波长不尽相同。

光谱连续性

01

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传播。

辐射方向性

02

由于物体内部微观粒子的热运动是无规则的，所以热辐射向各个方向发射的几率都相同，即热辐射是各向同性的。

温度关联性

03

热辐射的强度与物体温度有关，物体温度越高，热辐射强度越大。同时，热辐射的波长分布也与温度有关，随着温度的升高，热辐射的峰值波长向短波方向移动。

黑体是一个理想化的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射。黑体对于任何波长的电磁波的吸收系数为1，透射系数为0。

黑体辐射

普朗克公式是描述黑体辐射强度的公式，由德国物理学家马克斯·普朗克于1900年提出。该公式揭示了黑体辐射强度与温度、波长的关系，为量子力学的诞生奠定了基础。普朗克公式表明，黑体辐射的强度与温度的四次方成正比，而与波长的五次方成反比。

普朗克公式

热辐射定律介绍

内容

基尔霍夫定律表明，在热平衡状态下，物体对热辐射的吸收比与发射率之比仅与辐射的波长和温度有关，而与物体本身的性质无关。

应用

该定律在热辐射测量、热辐射传热计算以及辐射测温等领域有广泛应用。例如，通过测量物体对热辐射的吸收比，可以推算出其发射率，进而计算其表面温度。

内容

斯忒藩-玻尔兹曼定律描述了黑体辐射的总功率与其表面温度的四次方成正比的关系。

意义

该定律揭示了黑体辐射的基本规律，为热辐射理论奠定了基础。同时，它也为辐射测温提供了理论依据，使得我们可以通过测量物体辐射的总功率来推算其表面温度。

维恩位移定律

维恩位移定律指出，随着温度的升高，黑体辐射的最大单色辐出度向短波方向移动。这一规律在光谱分析和高温测量等领域有重要应用。

朗伯余弦定律

朗伯余弦定律表明，理想漫反射体（即朗伯体）在任意方向上的辐射强度与该方向和表面法线夹角的余弦值成正比。这一规律在光学、照明和辐射测量等领域有广泛应用。例如，在照明设计中，利用朗伯余弦定律可以计算出光源在不同方向上的光照强度分布，从而实现均匀照明。

标准光源概述与分类

标准光源是指具有特定光谱分布和光度特性的光源，用于模拟各种自然光和人工光环境，为视觉颜色评价提供统一的照明条件。

消除由于光源不同而引起的色差，保证颜色评价的准确性和一致性。在颜色测量、色彩管理、印刷、纺织、涂料等领域具有广泛应用。

作用

定义

01

02

03

包括A光源（代表白炽灯光）、C光源（代表日平均光，已弃用）、D50光源（代表日光）、D65光源（代表平均北窗光）等。

按光谱分布分类

可分为热辐射光源、气体放电光源、固体发光光源等。

按发光原理分类

可分为照明光源、显示光源、测量光源等。

按应用领域分类

D65光源

模拟平均北窗光，色温约为6500K，显色指数高，广泛应用于颜色测量和色彩管理领域。

A光源

代表白炽灯光，色温约为2856K，显色性好，但光效较低，主要用于室内照明和艺术照明。

F系列光源

包括F1至F12等多种类型，模拟荧光灯光，具有不同的光谱分布和显色性能，适用于不同场合的照明需求。

LED标准光源

LED作为一种新型固体发光光源，具有高效、节能、环保等优点，其光谱和光度特性可通过技术手段进行调控，因此可作为标准光源使用。

热辐射测量技术与方法

热辐射是物体由于内部微观粒子热运动而发射的电磁辐射。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，其辐射特性与物体温度和发射率密切相关。

热辐射基本概念

热辐射测量基于物体热辐射与温度之间的定量关系，通过测量物体发射的热辐射能量或光谱分布，反演出物体的温度或发射率等热物性参数。

热辐射测量原理

红外测温仪

利用红外探测器接收目标物体发射的红外辐射，并将其转换为电信号进行处理，从而得到目标物体的温度。红外测温仪具有非接触、快速、准确等优点，广泛应用于工业、医疗、科研等领域。

热像仪

热像仪是一种能够显示目标物体表面温度分布图像的测量仪器。它通过接收目标物体发射的红外辐射，经过光学系统和红外探测器转换为电信号，再经过放大、处理后在显示器上呈现出目标物体的热图像。

光谱辐射计

光谱辐射计是一种能够测量物体热辐射光谱分布的仪器。它利用分光系统将目标物体的热辐射分解