2013 GS chapter2-1 2-2 2-3.ppt

《光度学与色度学基础》讲义
--光信息科学与技术专业
第二章热辐射定律及辐射源
光度学与色度学基础
本章主要内容
黑体辐射的基本定律
黑体辐射的计算
辐射体的温度
辐射源
光度学与色度学基础
第一节、黑体辐射的基本定律
一、热辐射及基尔霍夫定律
1 、热辐射: 物体因温度而辐射能量的现象。
物体向周围发射辐射能的同时, 也吸收周围物体所放出的辐射能;
物体的吸收本领a: 被吸收的能量与入射总能量之比。
物体的反射本领: 被反射的能量与入射总能量之比。
对不透明物体, a+=1
物体的发射本领和吸收本领之间有确定的比例关系。
光度学与色度学基础
一、黑体辐射的基本定律
2 、基尔霍夫定律
物体的辐射出射度M和吸收本领a的比值M/ a与物体的性质无关,都等于同一温度下绝对黑体的辐射出射度M0 。
适用于全辐射及任何单色辐射。
是一切物体热辐射的普遍定律。
光度学与色度学基础
一、黑体辐射的基本定律
二、黑体和非黑体
1 、黑体: 能完全吸收入射在它上面的辐射能的理想物体。
现实世界中把某些光源认为或近似认为是黑体, 如:太阳、地球、恒星等。
黑体在辐射度学中为度量基准。
光度学与色度学基础
2 、非黑体辐射:
理想的黑体并不存在。通常我们遇到的实际辐射体是非黑体,非黑体的辐射本领比黑体要小。
辐射发射率: 在相同温度下, 辐射体的辐射出射度与黑体的辐射出射度之比。
是波长和温度的函数,与辐射体的表面性质有关,数值0~1间变化;
灰体如果一个非黑体在任何波长处的比辐射率与某一温度黑体相应波长处的比辐射率之比始终为一常数,则称该非黑体为灰体。,理想的灰体也不存在,只是在一定波长范围内,在一定的近似程度下满足灰体的条件。
光度学与色度学基础
3、辐射体分类:
黑体, =1
灰体, = <1
选择体, <1,且随波长和温度而变化.
任意物体的辐射, 可表示为:
光度学与色度学基础
三、黑体辐射定律:
1 、普朗克定律
黑体为完全辐射体,它的光谱吸收比恒等于1,又称普朗辐射体。
黑体处于绝对温度T时,其辐射特性M0 (λ,T)为在波长为λ处的单色光谱辐射出度,即单位波长间隔内单位面积发射出的出射通量;
M0 (λ,T)由普朗克公式来描述:
光度学与色度学基础
当T很大时,得到适于光谱长波区的瑞利-琼斯分布:
T>105mK时,该式与普朗克公式之差小于1%。
T很小时,得到适于光谱短波区的维恩分布:
T< 2898mK时,该式与普朗克公式之差小于1%。