*第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日§8-1基本概念1.热辐射特点(1)定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量；(2)特点：a不依靠物体的直接接触，可以在真空中传播；b伴随能量形式的两次转变，内能-电磁波能-内能；c任何物体，只要温度高于0K，就会不停地向周围空间发出热辐射。电磁辐射包含了多种形式，如图7-1所示，而我们所感兴趣的，即工业上有实际意义的热辐射区域一般为0.1~100μm。电磁波的传播速度：c=fλ式中：f—频率，s-1;λ—波长，μm*第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日电磁辐射波谱图8-1*第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和穿透，如图8-2所示。2.物体对热辐射的吸收、反射和透射图8.2物体对热辐射的吸收反射和穿透*第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日对于大多数的固体和液体：对于不含颗粒的气体：对于黑体：镜体或白体：透明体：反射又分镜反射和漫反射两种图8-3镜反射图8-4漫反射*第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日1）辐射力辐射力E：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和,单位为(W/m2)。单色辐射力Eλ：单位时间内，单位波长范围内(包含某一给定波长)，物体的单位表面积向半球空间发射的能量。3.辐射强度和辐射力E、Eλ关系:显然，E和Eλ之间具有如下关系：*第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日2）辐射强度先介绍立体角的概念定义：球面面积除以球半径的平方称为立体角，单位：sr(球面度)，如图8-5所示：*第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日辐射强度I：定义：单位时间内，在某给定辐射方向上，物体在发射方向垂直的方向上的每单位投影面积，在单位立体角内发射的全波长的能量称为该方向的辐射强度，用符号I表示(W/m2.sr)。单色辐射强度Iλ：定义：单位时间内，在发射方向垂直的方向上的每单位投影面积，在波长λ附近的单位波长间隔内、单位立体角内发射的能量称为单色辐射强度，用符号Iλ表示。显然*第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日黑体概念黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。图8-6黑体模型§8-2热辐射的基本定律*第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日式中，λ—波长，m；T—黑体温度，K；c1—第一辐射常数，3.742×10-16W?m2；c2—第二辐射常数，1.4388×10-2W?K；1普朗克定律图8-7是根据上式描绘的黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系。λm与T的关系由Wien位移定律给出，图8-7普朗克定律的图示*第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日斯蒂芬—波尔兹曼定律式中，σ=5.67×10-8w/(m2?K4)，是Stefan-Boltzmann常数。黑体辐射函数黑体在波长λ1和λ2区段内所发射的辐射力，如图8-8所示：图8-8特定波长区段内的黑体辐射力*第11页，共26页，星期日，2025年，2月5日黑体辐射函数:3兰贝特余弦定律理论上可以证明，黑体表面具有漫辐射的性质，且在半球空间各个方向上的辐射强度相等。*第12页，共26页，星期日，2025年，2月5日定义：单位时间内，物体在垂直发射方向的单位面积上，在单位立体角内发射的一切波长的能量，参见图8-9。(1)定向辐射强度I(?,?)：图8-9定向辐射强度的定义图(2)兰贝特余弦定律它说明黑体的定向辐射力随天顶角?呈余弦规律变化，见图8-10，因此，Lambert定律也称为余弦定律。*第13页，共26页，星期日，2025年，2月5日图8-10兰贝特定律图示沿半球方向积分上式，可获得了半球辐射强度E:*第14页，共26页，星期日，2025年，2月5日1）发射率前面定义了黑体的发射特性：同温度下，黑体发射热辐射的能力最强，包括所有方向和所有波长；真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体；因此，定义了发射率(也称为黑度)?：相同温度下，实际物体的半球总辐射力与黑体半球总辐射力