二、黑体辐射的基本规律

图15-2

    基尔霍夫辐射定律向大家表明,确定绝对黑体的单色辐出度Ml0 (T)是研究热辐射的核心问题。

         在不同温度下,绝对黑体的单色辐出度Ml0 (T)按波长分布的实验曲线表示于图15-2中。根据实验结果和理论分析又得到了关于黑体辐射的两个基本定律,它们是斯特藩(J.Stefan, 1835-1893)-玻耳兹曼(L.E.Boltzmann, 1844-1906)定律和维恩(W.Wien, 1864-1928)位移律。其中斯特藩-玻耳兹曼定律是这样表述的:黑体的辐射出射度与黑体温度的四次方成正比,即

                          ,                   (15-6)

其中s = 5.67040´10-8  W×m-2×K-4 称为斯特藩常量。根据式(15-2),在一定温度下,黑体的辐射出射度应等于在该温度下黑体的单色辐出度Ml0 (T)按波长分布曲线下的面积,依照斯特藩-玻耳兹曼定律,随着温度的升高,曲线下的面积按T 4 增大。

         关于黑体辐射的另一个基本定律是维恩位移律,这个规律表示,随着黑体温度的升高,其单色辐出度最大值所对应的波长 lm 按照T -1 的规律向短波方向移动,即

                           ,                     (15-7)

其中常量b = 2.8977685´10-3  m ×K。维恩位移律所表示的规律,也能从图15-2中大致看出,图中细线对应的波长就是单色辐出度最大值对应的波长lm

         斯特藩-玻耳兹曼定律和维恩位移律在现代科学技术中有广泛的应用。通常用于测量高温物体(如冶炼炉、钢水、太阳或其他发光天体等)温度的光测高温法就是在这两个定律的基础上建立起来的,同时,这两个定律也是遥感技术和红外跟踪技术的理论依据。

       
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