部分輻射溫度及輻射源-wenkub
2023-05-28 03:46:21 本頁面
【正文】 調(diào)整或選擇。溫度控制的穩(wěn)定性決定了黑體的精度。 44()bT T T? ? ??4/ ( )bT T T??今天的內(nèi)容 ? 輻射體的溫度 P39 ? 輻射源 P44 輻射源 P44 人工標準黑體輻射源 自然輻射源 人工輻射源 標準照明體和標準光源 色溫變換及光譜能量分布特性的改變 人工標準黑體輻射源 ? 自然界中并不存在能夠在任何溫度下全部吸收所有波長輻射的絕對黑體 ， 但用人工方法可制成盡可能接近絕對黑 體 的 輻 射 源 ， 也 稱 為 黑 體 模 型 器 (Blackbody simulator)。 ??越小 ，環(huán)境的影響就越大 。 (2) 真實溫度與輻亮度溫度 由于輻射體的發(fā)射率總小于 1， 故 T Tb， 即輻射體的實際溫度高于輻亮度溫度 。 ? 在波長 ?處 ， 溫度為 Tb的黑體輻亮度 L0(?, Tb)與溫度為 T的輻射物體輻亮度 L(?, T)相等 ， 則 Tb就是輻射物體的輻亮度溫度 。 ? 當光源的光譜分布和黑體相近時 , 光源的色溫就與其分布溫度一致 。坐標相距遠的顏色，其間的色差異越大。只要發(fā)射體的色坐標落在普朗克軌跡上 ，則這一點對應(yīng)的黑體溫度就是發(fā)射體的色溫 。 因此 , 色溫不能象分布溫度那樣近似說明光源的光譜能量分布特性 , 但對于具有不連續(xù)光譜的發(fā)射體或具有連續(xù)光譜但其光譜能量分布特性與黑體相差甚大的發(fā)射體 , 可用色溫來描述 。 ? 當發(fā)射體和某溫度的黑體有 相同的顏色 時 , 黑體溫度稱為發(fā)射體的色溫 。故一般僅限于光源光譜能量分布和黑體的相差不大于 5％的情況。可以看出，此溫度時水具有與黑體近似的光譜能量分布特性， ??=， 所以， 在這段波長范圍內(nèi)，水的分布溫度是 300K ? 與黑體光譜能量分布近似的發(fā)射體都可使用分布溫度的概念。 ? 在輻射度學和光度學及其應(yīng)用中 ， 常需要類似于黑體那樣 ， 用溫度描述光源 、 輻射體等的某些輻射特性 。輻射溫度及輻射源 金偉其 王霞 北京理工大學 光電學院 上節(jié)課的內(nèi)容 ? 熱輻射 溫度高于絕對零度 (℃ )的一切物體都向外輻射能量，這些輻射稱為熱輻射 ? 黑體 完全吸收入射在它上面的輻射能的理想物體，稱為黑體 (或絕對黑體 )。 ? 常用的描述輻射體的溫度名稱有： 分布溫度 色溫 (相關(guān)色溫 ) 輻亮度溫度 (亮溫 ) 輻射溫度 這些溫度不一定是輻射體的真實溫度 分布溫度 ? 顧名思義，分布溫度與輻射體 (或光源 )的輻射能量分布曲線 (或光譜能量分布曲線 )有關(guān)系。 例如：白熾燈在可見譜段內(nèi)的光譜輻射特性和黑體的十分近似 ? 如果已測出光源的光譜能量分布曲線 M(?)，可用下式計算出光源的分布溫度 2120(){ 1 } m i n( , )bM da M T??? ????? 調(diào)整常數(shù) a和溫度 Tb使積分值最小，即 M(?)與M0(?,Tb)最接近，則黑體的溫度就是具有光譜能量分布為 M(?)光源的分布溫度。 ? 灰體的分布溫度就是其真實溫度 ? 對于發(fā)射率是波長函數(shù)的發(fā)射體 (選擇體 )，分布溫度和其真實溫度有所差別。 即色溫是人眼主觀色度感覺上把光源作為一定溫度的黑體來描述 。 ? 任意光源的顏色只能說與某一溫度黑體的顏色相近 ，不可能完全相同 。 ? 與普朗克軌跡正交的一組直線族稱為等相關(guān)色溫線 。 ? MRD和 T的關(guān)系為 61 10M R DT??? 眼睛的色感差異和 MRD的刻度的間隔距離基本一致，即 MRD的差值能夠反映人眼主觀感差異的大小。 在可見光譜范圍內(nèi) , 大多數(shù)金屬 /非金屬的發(fā)射率隨波長增加而下降 /增長 ， 其色溫比真實溫度稍高 /低 。 00( , ) ( , ) ( , ) ( , )bL T T L T L T? ? ? ? ???若 c2/?T1， 用維恩近似公式 ， 有 若己知輻射體在選定波長的發(fā)射率 ， 則由測得的輻亮度溫度 Tb可求出輻射體的真實溫度 T ?? 輻射測溫基本公式 由于待測輻射體的溫度是客觀的 ， 若取不同的測量波長值 , 則輻亮度溫度值可能隨著改變 。 對具有確定工作波長的測溫儀 ， 可通過預先標定的溫度修正表 ， 對測得的輻亮度溫度和輻射體的發(fā)射率進行查表 ， 得到實際溫度的修正值 。 ( , ) ( 1 ) ( , ) ( , )abL T L T L T??? ? ? ? ?? ? ? 輻射溫度 ? 輻射溫度是 在整個光輻射的譜段范圍內(nèi) 的輻亮度與某溫度黑體輻亮度相等時黑體的溫度，即 ，解之得 式中， ? (T)是材料的平均發(fā)射率。 ? 黑體按工作溫度大致分為三類： ? 高溫黑體 (溫度高于 1000K) ? 中溫黑體 (500?1000K) ? 低溫黑體 (10?500K) ? 腔型黑體輻射源 腔型黑體輻射源的輻射發(fā)射率非常接近 1。 ? 主要包括： 黑體芯子、加熱繞組、測量腔體溫度的溫度計、測量芯子溫度的溫度計、溫度控制器 典型腔式結(jié)構(gòu)斷面示意圖 000[ 1 ( 1 ) ( / / )( 1 / ) /SSS S S S? ? ???? ? ? ? ? ??? ? ? ?L 2R L L L 2R 2R 2R 錐形腔 其中 , ?0和 S分別為腔內(nèi)壁的材料發(fā)射率和面積 (包括開孔面積 )；?S為開孔面積； ? ?為黑體開孔面積所對應(yīng)腔底的立體角。 離軸 拋物面 黑體源及靶標輪 折反鏡 紅外平行光管 離軸 拋物面 黑體源及 靶標輪 折反鏡 黑體源 ? 在黑體源的實際應(yīng)用中，往往需要通過紅外平行光管將黑體目標 (即靶標形狀的黑體輻射 )投射到無窮遠。 ? 太陽 、 地球 、 行星是宇宙空間的點源 ， 可用于宇宙飛船的定向 。 ? 大氣層外太陽輻射的光譜分布大致與 5900K絕對黑體的相似 ? 太陽輻射通過大氣時 , 經(jīng)過吸收和散射照射至地面的輻射大多集中在 ??m, 大部分在 ??m的可見光波段。 ? 地球水面輻射取決于溫度和表面狀態(tài) 。 ? 在夜晚，觀察不到太陽的反射輻射。在晴朗的夜晚，星對地面的照度約為 ?104 lx。 ? 產(chǎn)生原因：不能到達地球表面的太陽紫外輻射在高層大氣中激發(fā)原子并與分子發(fā)生低幾率碰撞 ? 大氣輝光由原子鈉 、 原子氧 、 分子氧 、 氫氧根離子等其它原子連續(xù)發(fā)
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