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什么是黑體爐

發(fā)表于：2012/7/11 9:25:35 標(biāo)簽：
所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收，既沒有反射，也沒有透射( 當(dāng)然黑體仍然要向外輻射)。顯然自然界不存在真正的黑體，但許多地物是較好的黑體近似( 在某些波段上)。基爾霍夫輻射定律(Kirchhoff)，在熱平衡狀態(tài)的物體所輻射的能量與吸收的能量之比與物體本身物性無關(guān),只與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。按照基爾霍夫輻射定律，在一定溫度下，黑體必然是輻射本領(lǐng)最大的物體，可叫作完全輻射體。普朗克輻射定律(Planck)則給出了黑體輻射的具體譜分布，在一定溫度下，單位面積的黑體在單位時(shí)間、單位立體角內(nèi)和單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)輻射出的能量為 B(λ，T)=2hc2 /λ5 ·1/exp(hc/λRT)-1 B(λ，T)—黑體的光譜輻射亮度(W，m-2 ，Sr-1 ，μm-1 ) λ—輻射波長(zhǎng)(μm) T—黑體絕對(duì)溫度(K、T=t+273k) C—光速(2.998×108 m·s-1 ) h—普朗克常數(shù)， 6.626×10-34 J·S K—波爾茲曼常數(shù)(Bolfzmann)， 1.380×10-23 J·K-1 基本物理常數(shù) 由圖2.2可以看出： ①在一定溫度下，黑體的譜輻射亮度存在一個(gè)極值，這個(gè)極值的位置與溫度有關(guān)，這就是維恩位移定律(Wien) λm T=2.898×103 (μm·K) λm —最大黑體譜輻射亮度處的波長(zhǎng)(μm) T—黑體的絕對(duì)溫度(K) 根據(jù)維恩定律，我們可以估算，當(dāng)T～6000K時(shí)，λm ～0.48μm(綠色)。這就是太陽輻射中大致的最大譜輻射亮度處。當(dāng)T～300K， λm～9.6μm，這就是地球物體輻射中大致最大譜輻射亮度處。 ②在任一波長(zhǎng)處,高溫黑體的譜輻射亮度絕對(duì)大于低溫黑體的譜輻射亮度，不論這個(gè)波長(zhǎng)是否是光譜最大輻射亮度處。如果把B(λ，T)對(duì)所有的波長(zhǎng)積分，同時(shí)也對(duì)各個(gè)輻射方向積分，那么可得到斯特番—波耳茲曼定律(Stefan-Boltzmann)，絕對(duì)溫度為T的黑體單位面積在單位時(shí)間內(nèi)向空間各方向輻射出的總能量為B(T) B(T)=δT4 (W·m-2 ) δ為Stefan-Boltzmann常數(shù), 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4 但現(xiàn)實(shí)世界不存在這種理想的黑體，那么用什么來刻畫這種差異呢?對(duì)任一波長(zhǎng)，定義發(fā)射率為該波長(zhǎng)的一個(gè)微小波長(zhǎng)間隔內(nèi)，真實(shí)物體的輻射能量與同溫下的黑體的輻射能量之比。顯然發(fā)射率為介于0與1之間的正數(shù)，一般發(fā)射率依賴于物質(zhì)特性、環(huán)境因素及觀測(cè)條件。如果發(fā)射率與波長(zhǎng)無關(guān)，那么可把物體叫作灰體(grey body)，否則叫選擇性輻射體。
黑體爐就是依照黑體輻射的原理制成的。黑體爐擁有先進(jìn)的技術(shù)及可靠性，廣泛用于科研、工業(yè)、紅外校準(zhǔn)領(lǐng)域是黑體爐的首選。

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