根据普朗克定律,黑体的单色辐射力与波长之间的关系是一个单峰函数,其峰值所对应的波长()。
A 、与温度无关
B 、随温度升高而线性减小
C 、随温度升高而增大
D 、与绝对温度成反比
【正确答案:D】
对普朗克定律中的黑体光谱辐射力对应的波长求极限值,可得到维恩位移定律,即,可知最大光谱辐射力峰值所对应的波长与绝对温度成反比,与温度的关系是非线性的。
热量总是从高温物体向低温物体辐射,物体因自身的温度直接向外发射能量的方式,叫做热辐射,温度越高,辐射越强。其辐射时发出能量满足方程w=ks1s2(t1-t2)/r2,其中k为热辐射常数,t1-t2为温度差,s1为高温物体面积,s2为低温物体面积,r为两物体之间距离。热辐射的基本定律:
一、黑体辐射定律黑体具有最大的吸收力(α=1),同时亦具有最大的辐射力(ε=1)。在实际物体中不存在绝对黑体,为此引出人工黑体,几乎全部入射能量都被空腔吸收殆尽。腔内空间的辐射场系由腔内表面的发射和反射叠加而成,是各向同性的,而且必定和从小孔选出的辐射具有相同的性质。
二、普朗克(M.Planck)定律该规律描述了黑体单色辐射力随波长及温度的变化规律。在一定温度下,黑体在不同波长范围内辐射能量各不相同。
三、斯蒂芬-玻尔兹曼定律 Eb=σbT4W/m2; σb=5.67*10-8W/(m2K4) 描述了黑体辐射力随表面温度的变化规律。也可以计算某一波长范围内的辐射力。
四、兰贝特(Lambert)余弦定律包括的内容:半球空间上,黑体的辐射强度与方向无关。而各朝向辐射同性的表面称为漫辐射表面。漫辐射表面的辐射力是辐射强度的π倍。
五、维恩位移定律随着温度T增高,最大单色辐射力Ebλ,max所对应的峰值波长λmax逐渐向短波方向移动。λmaxT=2897.6μK。
普朗克黑体辐射定律(也简称作普朗克定律或黑体辐射定律,英文:Planck's law, Blackbody radiation law)描述,在任意温度T下,从一个黑体中发射出的电磁辐射的辐射率与频率彼此之间的关系。
黑体辐射定律是德国物理学家普朗克(Max Planck)于1900年所创的。普朗克辐射定律,是公认的物体间热力传导基本法则,认为单位面积单位时间辐射功率和温度的四次方成正比,比值是5.67×10-8 W·m^-2 ·K^-4。虽然有物理学家怀疑此定律在两个物体极度接近时不能成立,但始终无法证明和提出实证。
美国麻省理工学院(MIT)2009年7月30日宣布,该校动力工程学华裔教授陈刚与其团队的研究,首次打破“黑体辐射定律”的公式,证实物体在极度近距时的热力传导,可以高到定律公式所预测的一千倍之多。该研究将在“NanoLetter”2009年8月号科学杂志上发表。
“这是指单位频率在单位体积内的能量,单位是焦耳/(立方米·赫兹)。对全频域积分可得到与频率无关的能量密度。一个黑体的辐射场可以被看作是光子气体,此时的能量密度可由气体的热力学参数决定。”
用波长表示
1.维恩公式
Mλ(λ,T)=C1λ−5e−C2λT
其中 C₁=2πhc²,C₂=hc/k, C 为光速,k为玻耳兹曼常数
2.瑞利-金斯公式
Mλ(λ,T)=2πckTλ4
3.普朗克公式
Mλ(λ,T)=2πhc2λ51ehcλkT−1
维恩(Wien)位移定律
维恩(Wien)位移定律对应一定温度T的M( λ,T)曲线有一最高点,位于波长λmax处。温度T越高,辐射最强的波长 λ越短,即从红色向蓝紫色光移动.这对于高温物体的颜色由暗红逐渐转向蓝白色的事实. 在研究工作中,可以从实验上测量不同温度下M( λ,T)曲线峰值所对应的波长λmax与温度T之间的定量关系,也可以利用经典热力学从理论上进行推导. 历史上德国物理学家维恩于1893年找到了λmax与T之间的关系如果用数学形式描述这一实验规律,则有:即光谱亮度的最大值的波长λmax与它的绝对温度T成反比:
随温度的升高,绝对黑体光谱亮度的最大值的波长向短波方向移动。由于辐射光谱的性质依赖于它的温度,我们可以用分析辐射光谱的办法来估计诸如恒星或炽热的钢水等一类炽热物体的温度。热辐射是连续谱,眼睛看到的是可见光区中最强的辐射频率。某种物质在一定温度下所辐射的能量分布在光谱的各种波长上,它给人们提供了某一辐射体用作光源或加热元件的功能,但它们本身并非黑体。请注意,一般辐射源所辐射的光谱(能量按波长分布曲线)依赖于辐射源的组成成分,但对于黑体,不论它们的组成成分如何,它们在相同温度下均发出同样形式的光谱。