5、辐射照度 (简称辐照度)
物体表面的辐照度定义为:照射到物体被照表面一点处的面元dAc上的辐通量dФ与该面元之比,以符号 E 表示
( ) (2.5)
辐照度是受照表面单位面积上接收到的辐通量。
2.2.2 光谱辐射量
上面讨论的几个,仅考虑了辐射能随时间、位置、空间、方位变化的特性,辐射量包含了波长从 0 到∞的全部,因而把它们称为全辐射量。然而任何一个辐射源发射的辐射能均有一定的光谱分布特征,任何探测装置的光学系统和探测器也有自己固有的光谱响应范围,无论从系统角度还是从应用角度,我们只关心波段辐射量。
在波长λ附近,取一微小的波长间隔dλ,并设在此波长间隔内的辐射量 X(泛指Φ、M、I、L和E)的增量为dX,则dX 与dλ之比定义为该波长λ的光谱辐射量,以符号Xλ表示
(2.6)
波段辐射量与光谱辐射量的关系如下:
(2.7)
2.2.3 朗伯辐射源的辐射特性
一般情况,物体辐射或反射均有方向性,能量仅在一个有限的空间立体角内传递。换言之,它的辐射亮度与发射方向有关。理想的全漫射体发射的能量应能向半球空间均匀辐射,而且辐射亮度是常数,这种理想的漫辐射体被称为朗伯辐射源。朗伯辐射元的辐射强度只与测量方向与面元法线夹角的余弦成正比,即遵循朗伯余弦定律 ,严格地说,只有绝对黑体才是真正的朗伯源,但实际上,常把自身发光荧光屏、受照毛玻璃、极为粗糙的无光泽表面都近似看作朗伯源。
朗伯源的辐射特性可以归纳为以下几点: 源:自~751·论`文'网·www.751com.cn/
1、辐射强度满足 ;
2、辐亮度L为常数L0;
3、辐出度M= L0;
4、法线方向辐射强度 I0=L0As;
5、向半球空间发射的辐通量 。
朗伯漫辐射体仅是一个理想模型,它要求在半球空间的辐射都是均匀的。事实上,许多辐射源只是在一定的空间范围内满足朗伯漫射特性。
2.3 热辐射基本定律
2.3.1 辐射体的分类
根据比辐射率,可以将辐射体分成以下三类:黑体、灰体和选择性辐射体。
图2.1 黑体、灰体和选择性辐射体的比辐射率
1)黑体或普朗克辐射体,其 ;
2)灰体,其 =常数,但小于1;
3)选择性辐射体, 随波长而变。
2.3.2 比辐射率和基尔霍夫(Kirchhoff)定律
1860年,基尔霍夫在研究辐射传输的过程中发现:在任一给定的温度下,辐射通量密度和吸收系数之比,对任何材料都是常数。用一句精练的话表达,即:“好的吸收体也是好的辐射体”。基尔霍夫还提出用“黑体”这个词来说明能吸收全部入射辐射能量的物体,按照他的定律,黑体必然是最有效的辐射体。因而,黑体是一个比较标准,它是任何其它辐射源可以与之进行比较的最有效的辐射体。一个辐射源的比辐射率(发射率)即是指同温度同条件下它的辐射能力与黑体发射能力之比。
基尔霍夫定律:物体在相同温度相同波长上的辐射本领和吸收本领之比值与物体的性质无关,对所有物体这个比值只是波长和温度的函数