高二物理競賽熱輻射課件

第九章光的量子性和激光

§1熱輻射1．熱輻射和光的非熱發(fā)射1）輻射的定義：不靠對流、（碰撞）傳導(dǎo)，依靠發(fā)射電磁波傳遞能量。2）輻射（光的發(fā)射）的分類：按能量的補給方式不同，輻射分為熱輻射和非熱發(fā)射。3）熱輻射（1）熱輻射：不斷加熱，維持物體溫度，保持持續(xù)發(fā)光。（2）平衡熱輻射（溫度輻射）：吸收的熱量恰好等于發(fā)射減少的能量，可以用恒定的溫度來描述。如太陽、白熾燈的輻射。4）非熱發(fā)射（1）電致發(fā)射：電能轉(zhuǎn)化為光能的發(fā)光。如日光燈、水銀燈的發(fā)光過程。（2）光致發(fā)光：

用光激發(fā)發(fā)光體的發(fā)光。如熒光粉發(fā)出的熒光，磷光物質(zhì)發(fā)出的磷光。（3）化學(xué)發(fā)光：由化學(xué)反應(yīng)釋放能量引起的發(fā)光。如磷緩慢氧化發(fā)出的光。（4）生物化學(xué)發(fā)光：生物體內(nèi)的發(fā)光，如螢火蟲體內(nèi)熒光素氧化反應(yīng)的發(fā)光。5）熱輻射和非熱發(fā)射的區(qū)別（1）能量補給方式不同：熱輻射依靠加熱補給能量，非熱發(fā)射依靠電能、光能、化學(xué)能補給能量。（2）能量轉(zhuǎn)化的方式不同：熱輻射：輻射能來自原子或分子的無規(guī)熱運動能量，不發(fā)生內(nèi)部狀態(tài)的改變。非熱發(fā)射：輻射能來自原子或分子內(nèi)部狀態(tài)的改變、即能級間的躍遷輻射。（1）只要物體的溫度，就有熱輻射。6）熱輻射的特點（2）熱輻射譜是連續(xù)譜。（3）在固、液和氣體中均可發(fā)生。（4）黑體輻射譜線的形狀僅由溫度決定。（5）是平衡狀態(tài)下的輻射，也稱溫度輻射。輻射場的能量密度及其譜密度：單位體積內(nèi)所有頻率的總輻射能，單位：焦耳/立方米（）。：單位體積內(nèi)在頻率附近單位頻率間隔中的輻射能，單位：焦耳/立方米赫茲（）輻射通量及其譜密度：：單位時間內(nèi)通過輻射場中某一截面的輻射能，即通過該截面的輻射功率，單位：瓦（W）。：單位波段內(nèi)的輻射通量，單位：瓦/赫茲（）。其中：是從面元發(fā)出的輻射通量的譜密度。：單位波段內(nèi)的輻射本領(lǐng)，單位：瓦/平方米赫茲（）。輻射本領(lǐng)及其譜密度：：輻射源單位表面積（向半球空間）發(fā)出的輻射通量，單位：瓦/平方米（）。輻射照度及其譜密度：：照射到物體單位表面積上的輻射通量，單位：瓦/平方米（）。：單位波段內(nèi)的輻射照度，單位：瓦/平方米赫茲（）。其中：是投射到面元上的輻射通量的譜密度?？梢宰C明，在各向同性條件下：吸收本領(lǐng)：吸收的與照射的輻射通量的譜密度之比。是無量綱量?；鶢柣舴驘彷椛涠苫鶢柣舴驘彷椛涠善胶鉄彷椛渲腥魏挝矬w的與之比等于普適函數(shù)，與物體的性質(zhì)無關(guān)。對基爾霍夫熱輻射定律的解釋（1）絕熱腔中放置多個不同材料的物體（2）容器內(nèi)部抽成真空，物體間只能通過熱輻射交換能量。（3）容器壁為理想反射體，整個體系

成為孤立系。（4）系統(tǒng)熱平衡后，處處均勻,不隨時間變化。（5）且：，

平衡態(tài)下，腔內(nèi)輻射場應(yīng)是均勻、穩(wěn)定且各向同性，因此系統(tǒng)中的各個物體得到的輻射照度的譜密度應(yīng)當(dāng)相等。即：標(biāo)準(zhǔn)能譜：與物質(zhì)無關(guān)的普適函數(shù)因此有：基爾霍夫熱輻射定律對熱輻射現(xiàn)象的解釋說明如下的熱輻射現(xiàn)象：白底黑三角磁盤加熱到時，白底處變暗了，黑三角處變亮了。加熱前加熱后

黑三角處輻射本領(lǐng)更大，顯得更亮。白底處特點：?。ㄒ簿托。?，但反射率高。黑三角處特點：大（也大），