Tuesday, April 9, 2013

實際的身體會不會像一個理想的黑體,但它只會是這種輻射的一部分,這是觀察其廢氣排放量(ε<1),其中比較合理的灰體與一個理想的黑體。的發射水平依賴於溫度,發射角,和波長。
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Published on 2013 年 03 月 06 日, by in 未分類.
理想的黑色機身是一個機構,它吸收所有波長的電磁輻射是落在它。理想的黑體是不存在的,但它可以是一個相當不錯的替補大的封閉腔一小口,和那是如此不透明,你也很難拒絕輻射,輻射進入腔以來,幾乎沒有機會出去。作為一個理想的黑體吸收所有波長的無損耗,它也會發出的所有波長無損,僅依賴於熱力學溫度的身體。
熱輻射是在絕對零度(0 K)以上的溫度下,所有機構的電磁輻射,並放空能量僅依賴於所觀察到的主體和在其表面的溫度。一個例子是普通散熱器或電加熱器所發出的紅外輻射的熱輻射一位接近火災或任何其他火辣的身材,會覺得熱輻射,即使周圍的空氣十分寒冷。隨著溫度的繼續上升900 K以上,身體開始斯托克紅色,然後是橙色,黃色,白色和藍色。當身體看到白色的,這意味著,有一個相當大的比例的紫外線輻射相應的顏色:[10]
°C相應的顏色
480柔和的紅色發光
580暗紅色
730很紅,幾乎橙
930深橙色
1100淡橙黃色
1300黃白色
> 1400白(黃遠道而來的)
古斯塔夫·基爾霍夫第1866次推出的概念,一個理想的黑體

說明 

當溫度在絕對零度以上的任何機構或貨物,發射電磁輻射。輻射表示的熱能轉換成電磁能量的身體,並因此被稱為熱輻射
相反,任何物體或物質,在一定程度上吸收電磁輻射。當人體吸收落在它的整個輻射,在整個波長範圍內,那麼它被稱為一個理想的黑體。當一個理想的黑體的溫度被均勻地分佈在表面時,它發出的特性的頻度分佈,這取決於溫度。這被稱為理想黑體輻射。 [1]
理想化的術語的黑色體,它實際上不存在。然而,石墨是一個很好的近似理想黑體。在實驗室中,一個理想的黑體來實現具有大的剛性體具有的腔體,其中有一個小的開口,溫度分佈均勻,完全模糊很少反射。因此,讓我們說一個大箱子,與石墨牆壁,溫度均勻,甚小孔徑終端,是一個很好的近似[2]
如果你有一個足夠大的溫度,理想的黑色身體開始蠢蠢欲動。德雷珀點是固體時的溫度開始煥發出暗紅色的,而且是798 K(525˚C)。在100 K孔看起來紅色,並有6000 K時,它看起來是白色的。[3] [4]在較高的溫度下,該爐製成的任何材料,理想黑體的良好近似。
如果有兩個理想黑體,然後輻射的平衡狀態,總發射的輻射強度由一個機構,該機構是否是黑色的或不相等的輻射強度的方法,它被人體所吸收。
理想的黑體輻射曲線的計算,是一個在理論物理學面臨的主要挑戰19 世紀。問題就解決了1,901個馬克斯-普朗克普朗克定律,設置為一個理想的黑體。[5] Wienov位移定律給出的最大輻射強度,波長和斯蒂芬-玻耳茲曼定律決定了身體的輻射強度。普朗克假定黑體空腔內部振盪器的能量量化的Eistein是根據最低量子能量的電磁輻射,1905。解釋了光電效應,而導致出現的光子的概念這導致了量子電動力學的出現,取代了經典電磁理論隨後開發的量子概率分佈,費米-狄拉克統計玻色-愛因斯坦統計,其中每一個適用於不同的基本粒子,費米子玻色子
實際的身體會不會像一個理想的黑體,但它只會是這種輻射的一部分,這是觀察其廢氣排放量(ε<1),其中比較合理的灰體與一個理想的黑體。的發射水平依賴於溫度,發射角,和波長。
理想的黑體發出的輻射在所有頻率,但他們在高頻率趨於零。例如,在室溫下,為之一平方米的一個理想的黑色體在室溫(310 K),將發出一個光子的可見部分的光譜(390-750納米),平均,每41秒,這對實際應用裝置,沒有顯示出明顯的

模仿者的黑色機身 

黑色的機身有一個理想的排放水平E = 1 在實踐中,它被認為是一個對象,該對象可以實現更多或等於到e = 0.99。以下被認為是一個灰色的身體。 [6]
例近乎理想的黑色機身是的超級黑色的機身,創建鎳磷合金第二千〇九 一隊日本科學家已製成的材料甚至更接近了理想的黑色體,一種碳納米管,其中吸收98到99%的傳入光ultralubičastih射線的光譜中的遠紅外線的特性。 [7] [8]

方程理想的黑體 

普朗克定律

I(\女,T)= \壓裂{2小時\ NU ^ {3}} {C ^ 2} \壓裂{1} {E ^ {\壓裂{H \ NU} {KT}} -1}。
其中老子(ν,ţ) -的輻射的強度,或者在能量的每單位時間每單位面積的,所發出的輻射,每單位立體角,每單位頻率,或波長,理想黑體,在熱力學溫度Ť,Ĥ - 普朗克常數Ç -在真空中的速度, K表 玻耳茲曼常數ν - 頻率的電磁輻射,T - 絕對溫度開爾文

Wienov法轉移

Wienov位移法國家,佈局的波長,在熱輻射從一個黑色的機身理想,非常相似的形狀適用於所有溫度,不同之處在於的峰值變化與增加溫度,在低波長和更高的價值。Wienov法律位移來自普朗克定律,並認為輻射的峰值波長是一個理想的黑體的熱力學溫度成反比:
\ Lambda_ \ mathrm {最大值} = \壓裂{B},{T}
其中λ 最大 -具有峰值波長的輻射強度 T -絕對溫度理想黑體,  b -維恩位移常數並等於2.897768551×10-3米•K.

斯蒂芬-玻耳茲曼定律

史蒂芬-玻爾茲曼定律狀態,能量*Ĵ,這是理想的黑色體的輻射,在單位時間內的單位面積,總量是直接的效力četvtom熱力學溫度ţ成正比:
J ^ {\星級} = \西格瑪T ^ 4,
其中σ -恆定的相稱性或Stefan-Boltzmann常數,它是從其他自然常數。

發射輻射的人體

喜歡所有的物質,並且對人體輻射的電磁輻射,但主要是在字段的紅外輻射淨輻射的發射功率和吸收功率之間的區別是:
P_ {\ RM淨} = P_ {\ RM發出} P_ {\ RM吸收。
使用斯蒂芬 – 玻耳茲曼定律:
P_ {\淨} = A \西格瑪\小量\左(T ^ 4  -  T_ {0} ^ 4 \右)。
總面積的成年人是約2 m 2,並在皮膚和衣服中,發射遠紅外線的發射係數大致是類似的,以及所有的非金屬表面。皮膚溫度為約33℃,但是,這降低了服裝至約28°C和假定的環境溫度是20℃。在於它原來的熱損失,由人體的輻射:

P_ {\ RM淨} = 100 \ \ mathrm {W}。
輻射的總能量由一個人在一個單一的一天是9 M Ĵ或約2 000 千卡,其中一名男子捕捉食物有傳熱的其他形式的,如對流熱和蒸發(人體出汗),和熱傳導是可以忽略不計的。如果一個人已經做了一些體力活動,多餘的熱量釋放排汗增多。因此,需要考慮到氣候散失的熱量通過輻射從人體100 W的只是一個粗略估計,但它作為一個事實予以考慮。[13] [14]
應用Wienovog法對人體的發展,我們得到了一個峰值輻射:
\ Lambda_ {\峰值} = \壓裂{2898 \次,每次10 ^ 6 \ \ mathrm {K \ CDOT \ mathrm {納米}} {305} \ \ mathrm {K}} = 9500 \ \ mathrm {納米}。
因此,如果我們看一下在人體紅外線裝置,他們必須在7000-14000納米敏感。
 

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