熱輻射,物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射,溫度愈高,輻射出的總能量就愈大,短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜,波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。由于電磁波的傳播無需任何介質(zhì),所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。
溫度較低時,主要以不可見的紅外光進(jìn)行輻射,當(dāng)溫度為300℃時熱輻射中最強(qiáng)的波長在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時,熱輻射中最強(qiáng)的波長成分在可見光區(qū)。
關(guān)于熱輻射,其重要規(guī)律有4個:基爾霍夫輻射定律、普朗克輻射分布定律、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律。這4個定律,有時統(tǒng)稱為熱輻射定律。
物體在向外輻射的同時,還吸收從其他物體輻射來的能量。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。但是,在熱平衡狀態(tài)下,輻射體的光譜輻射出射度(見輻射度學(xué)和光度學(xué))r(λ,T)與其光譜吸收比a(λ,T)的比值則只是輻射波長和溫度的函數(shù),而與輻射體本身性質(zhì)無關(guān)。
上述規(guī)律稱為基爾霍夫輻射定律,由德國物理學(xué)家G.R.基爾霍夫于1859年建立。式中吸收比a的定義是:被物體吸收的單位波長間隔內(nèi)的輻射通量與入射到該物體的輻射通量之比。該定律表明,熱輻射輻出度大的物體其吸收比也大,反之亦然。
黑體是一種特殊的輻射體,它對所有波長電磁輻射的吸收比恒為1。黑體在自然條件下并不存在,它只是一種理想化模型,但可用人工制作接近于黑體的模擬物。即在一封閉空腔壁上開一小孔,任何波長的光穿過小孔進(jìn)入空腔后,在空腔內(nèi)壁反復(fù)反射,重新從小孔穿出的機(jī)會極小,即使有機(jī)會從小孔穿出,由于經(jīng)歷了多次反射而損失了大部分能量。對空腔外的觀察者而言,小孔對任何波長電磁輻射的吸收比都接近于1,故可看作是黑體。將基爾霍夫輻射定律應(yīng)用于黑體,由此可見,基爾霍夫輻射定律中的函數(shù)f(λ,T)即黑體的光譜輻射出射度。
熱輻射,物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射,溫度愈高,輻射出的總能量就愈大,短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜,波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。由于電磁波的傳播無需任何介質(zhì),所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。