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光电成像原理及技术
Chapter3-辐射源及典型景物
辐射
黑体辐射定律
n基尔霍夫定律：
¨热辐射：物体因温度而辐射能量的现象叫热辐射。只要温度高于绝对零度
的物体都将产生辐射。
¨当辐射能入射到物体表面时，被吸收的能量与入射总能量之比，成为物体
的吸收本领αλ；被反射的能量与入射总能量之比，成为物体的反射本领
ρλ。显然，不透明物体的吸收与反射本领之和为1。
¨实验指出，物体的发射本领（即辐射出射度）和吸收本领之间有一定关系。
¨基尔霍夫定律：物体的辐射出射度M和吸收本领α的比值与物体的性质无
关，都等于同一温度下绝对黑体(α=1)的辐射出射度M0。
¨基尔霍夫定律不但对所有波长的全辐射，而且对波长为λ的任何单色辐射
也都正确。它是一切物体热辐射的普遍定律，表明吸收本领大的物体，其
发射本领也大，如物体不能发射某波长的辐射能，则也不能吸收该波长的
辐射能，反之亦然。显然，黑体对于任何波长在单位时间单位面积上发射
或吸收的辐射能都比同一温度下的其它物体高。
M1M2M1M2A
Mf(T)M0f(,T)
0
1212
B
9/23/2024
黑体辐射定律
n基尔霍夫定律：
¨辐射发射率（比辐射率）ελ：在相同温度下，
辐射体的光谱辐射出射度与黑体的光谱辐射出射度
之比。
n黑体，ελ＝1；
n灰体，ελ＝ε1，与波长无关；
n选择体，ελ1，且随着波长和温度变化。
eM
e0M0
M(T)M0(T)
9/23/2024
面型黑体辐射源
靶标温度传感器
黑体源
靶标支撑架
靶标
9/23/2024
辐射源及其特性
n典型军事目标辐射
n地面目标:目标温度低,辐射能量小,且辐射多集中在8~14微米
n海上目标：目标排气筒部分温度较高，其余部分温度低，目标与背景
辐射特性差异大。
n空中目标：目标速度快、体积小，温度高能发射很强的红外辐射。
¨飞机的辐射：尾喷管、排出气流、蒙皮的热辐射
¨海上目标的辐射：舰船的烟囱是较强的辐射源，峰值波长在8
微米左右，尽管舰体温度与海水温度相近，但二者的辐射发
射率差异大，且海水的辐射发射率不断变化，易造成目标与
背景的大对比度。
¨地面车辆辐射：车辆的排气管最热，其次是发动机外壳，运
动中车辆的传动装置、轮胎等。
¨炮口闪光：
¨人体的辐射：在2微米以上的波段辐射与黑体基本一致，峰值
波长在8~14微米波段。
9/23/2024
军事目标辐射源
涡轮喷气发动机示意图
9/23/2024
军事目标辐射源－飞机喷口的辐射
强度角分布
9/23/2024
军事目标辐射源－三叉戟和米格
15M飞机喷口的辐射光谱分布
9/23/2024
军事目标辐射源－波音707排出气体
流的等温线，及辐射随距离的衰减
9/23/2024
军事目标辐射源－炮口闪光的光谱分布
9/23/2024
自然辐射
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