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1、物体的辐射能与温度之间的关系武汉约克仪器公司郑兆平9/5/20241 一般物体只要绝对温度不是零度都会发出辐射能。设某物体单位面积的辐射能(即辐射强度)为e,这个值随波长的不同而变化,现在来求黑体的辐射能 与绝对温度T之间的关系。解:设黑体在波长 上的辐射强度为 ,辐射能为 ,由普朗克普朗克(PLank)定律定律知其中9/5/20242 根据普朗克定律,用 对波长 作图,从容易看到 时, ,当 值增大,则 也增大,在某一固有波长 时达到它的最大值,然后又随 的增加而减小,当 时, 。由式看出,曲线与 轴所围成的面积,表示该温度T下的总辐射强度 ,即由于9/5/20243所以设 ,则 。又 时,
2、 , 时, 。所以得 但上式右端的被积函数的原函数不能用初等函数表示,现用幂级数展开求其积分。9/5/20244由于现设 ,所以有由于对所有 ,均有 ,所以级数对于 均收敛。将式代入式,得9/5/20245设式右端括弧内的积分为 ,则9/5/20246由于所以9/5/20247将式代入式,得式右端中的值 ,可由数学手册查得。也可推导如下:由于 在 中的傅里叶级数展开式为当x=0时,y=0代入上式,得9/5/20248将这个值代入式,得所以 。其中 ,这是一个由确定的常数 定出的常数。9/5/20249 公式就是著名的斯蒂芬波尔兹曼斯蒂芬波尔兹曼(Stefan-Boltzman)定律定律。这个公式在计算辐射传热上具有重要意义。 一般物体的表面所具有的辐射强度e要比黑体的辐射强度小。即有 这里的e是与波长相对应的特性, 随 的变化而变化。9/5/202410 如果在整个波长范围内,有 常数,那么就称该物体为灰体。大多数工业材料均可认为是灰体,这时我们称 为黑度。 对于真实物体表面间的辐射强度,斯蒂芬波斯蒂芬波尔兹曼尔兹曼方程,可作如下修正:9/5/202411