部分辐射温度及辐射源

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1、辐射温度及辐射源金伟其王霞北京理工大学光电学院2011.09.27上节课的内容热辐射温度高于绝对零度(-273.15℃)的一切物体都向外辐射能量，这些辐射称为热辐射黑体完全吸收入射在它上面的辐射能的理想物体，称为黑体(或绝对黑体)。-用温度来反映热辐射的大小-除了温度，黑体的辐射能量还与波长相关。热辐射的定律-基尔霍夫定律-普朗克黑体辐射定律GustavRobertKirchhoff(1824–1887)MaxPlanck(1858–1947)WilhelmWien(1864–1928)JosefStefan(1835–1893)Ludw

2、igBoltzmann(1844–1906)今天的内容辐射体的温度P39辐射源P44辐射体的温度P39温度和波长是描述黑体热辐射能量的重要参数，黑体的=1对于非黑体的辐射体，其发射的热辐射能量或辐射特性也可以用温度和波长来描述非黑体分为灰体和选择体，二者发射的辐射能都比黑体的小，即辐射发射率<1，而且：-灰体的=小于1的常数，与波长无关-选择体的随波长变化辐射发射率辐射出射度M3-黑体；4-灰体；5-选择体45一般地，各种发射辐射能的物体表面在不同的温度下可能具有不同的光谱辐射特性，其发射的辐射能比黑体发射的辐射

3、能小，且发射率是波长、温度的函数。在辐射度学和光度学及其应用中，常需要类似于黑体那样，用温度描述光源、辐射体等的某些辐射特性。常用的描述辐射体的温度名称有：-分布温度-色温(相关色温)-辐亮度温度(亮温)-辐射温度这些温度不一定是辐射体的真实温度2.3.1分布温度顾名思义，分布温度与辐射体(或光源)的辐射能量分布曲线(或光谱能量分布曲线)有关系。辐射分布曲线：纵坐标-辐射能量；横坐标-波长光源分布温度：在一定谱段范围内光源光谱辐亮度曲线和黑体的光谱辐亮度曲线成比例或近似成比例时的黑体温度。右图是水在300K时的光谱辐射特性。可以看出，此温

4、度时水具有与黑体近似的光谱能量分布特性，=0.98，所以，在这段波长范围内，水的分布温度是300K与黑体光谱能量分布近似的发射体都可使用分布温度的概念。例如：白炽灯在可见谱段内的光谱辐射特性和黑体的十分近似如果已测出光源的光谱能量分布曲线M()，可用下式计算出光源的分布温度调整常数a和温度Tb使积分值最小，即M()与M0(,Tb)最接近，则黑体的温度就是具有光谱能量分布为M()光源的分布温度。a是一比例常数，M0(,Tb)是黑体在温度Tb的光谱辐射出射度；[1,2]是波长范围。在光度学上，[1,2]是可见谱段两端的波

5、长值[0.38m,0.76m]并非所有的光源都可求其分布温度，例如线状或带状的不连续光谱光源，其光谱辐射特性与黑体相差很大，求出的分布温度已没有实际意义。故一般仅限于光源光谱能量分布和黑体的相差不大于5％的情况。灰体的分布温度就是其真实温度对于发射率是波长函数的发射体(选择体)，分布温度和其真实温度有所差别。例如白炽灯,由于钨的发射率在短波部分比在长波部分高,即随波长的增大而下降，本来应为b1的峰值波长变为了b，由维恩位移定律，波少短的温度高，因此求出的分布温度将大于其真实温度。b1b色温(Colortemperature

6、s)色温是颜色温度的简称。当发射体和某温度的黑体有相同的颜色时,黑体温度称为发射体的色温。即色温是人眼主观色度感觉上把光源作为一定温度的黑体来描述。色温的概念不仅限于人眼色觉上的一致,可扩展到任意波长。Highercolortemperatures(5000Kormore)are"cool"(green–blue)colorsLowercolortemperatures(2700–3000K)"warm"(yellow–red)colors.根据色度学,颜色具有同色异谱的性质,即相同的颜色可由具有不同的光谱能量分布特性的光构成。因此,色温

7、不能象分布温度那样近似说明光源的光谱能量分布特性,但对于具有不连续光谱的发射体或具有连续光谱但其光谱能量分布特性与黑体相差甚大的发射体,可用色温来描述。任意光源的颜色只能说与某一温度黑体的颜色相近，不可能完全相同。相关色温就是发射体和某温度的黑体有最相近的颜色时黑体的温度。MRD(MicroReciprocalDegrees)国际照明委员会1960-UCS均匀色度图由不同黑体温度对应的色坐标点所连成的曲线——普朗克轨迹。只要发射体的色坐标落在普朗克轨迹上，则这一点对应的黑体温度就是发射体的色温。与普朗克轨迹正交的一组直线族称为等相关色温线

8、。线上标出的数值是麦尔德(Mired)值，简写成MRD。图中u-v坐标系中的一个点(u,v)对应一种颜色。坐标相距远的颜色，其间的色差异越大。MRD和T的关系为眼睛的色感差异和MRD的刻度的间