红外辐射强度与温度的公式

问题描述

精选答案

强度大，温度高

红外线是一种电磁波，位于可见光红光外端，在绝对零度(-273.15℃) 以上的物体都辐射红外能量，是红外测温技术的基础。

红外辐射的辐射度、辐射出射度、辐射强度、辐射功率等均是物理中有关红外辐射的相关计算量。

一般物体的热辐射

一般物体对辐射的吸收比总是小于1,因而发射热辐射的能力也小于黑体。对于它的辐射度，一般不直接测量，而是与同温度的黑体辐射进行比较，用一个比值表示其辐射特性。

首先，比较热辐射物体与同温度黑体在各个方向上的辐射度。前者的辐射度L可写成 L=ε，ψ)Lbb(16)

式中ε称为发射率，ε<1。对于大部分具有实用价值的热辐射物体,ε与方向，ψ)无关。因而达类物体也具有朗伯型表面，M=πL关系同样适用。

其次，比较热辐射物体与黑体在各个温度及各波长的法向辐射度。利用上述关系就可得到物体的辐射出射度M

M=ε(T，λ)Mbb(T，λ)(17)

式中ε与波长和热辐射体的温度有关。但是，对于一些具有实用价值的热辐射物体，ε随λ的变化比较缓慢。在所需要的光谱范围内，可以把ε看作常数,或者取适当的平均值。这样，按普朗克公式对波长积分所得的斯忒藩定律可写成

M=ε(T)σT4(18)

因而，对任一热辐射物体，都可以用一个比ε来描述它的热辐射性能。一般说来,ε是方向、温度和波长的复杂函数。但是，一些常用的热辐射体，大都具有朗伯型表面，ε随λ的变化缓慢，用一个对波长作适当平均的ε(T)就足以描述它的全部热辐射特性。

在前面讨论空腔热平衡时，曾得到式(12)，将其与式(18)相比，即得

ε=α (19)

即任何物体的吸收比与发射率在任何温度和任何波长时都相等。黑体是其中的一个特例，ε=α=1。

当α<1时，投射到物体表面的辐射，一部分被反射，其余部分进入体内被吸收。但是，也有可能仅有一部分被吸收,而其余部分透过物体辐射出去。如果反射比(反射出去的辐射功率与入射辐射功率之比)为 ρ，透射比(透过物体的辐射功率与入射辐射功率之比)为τ,则按能量守恒定律，应有

α+ρ+τ=1(20)

对于不透明物体τ=0，则得

α+ρ=1

因而有

ε=1-ρ(21)

在实践中，常用测量ρ的办法来求ε。

其他回答

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红外辐射强度与温度之间的关系可以用斯特藩-玻尔兹曼定律来描述，该定律表示为：

P = εσAT⁴

其中，P是红外辐射的功率密度，ε是表面的发射率（取决于材料），σ是斯特藩-玻尔兹曼常数（约为5.67 x 10⁻⁸ W/(m²·K⁴)），A是辐射表面的面积，T是绝对温度（单位为开尔文，K）。

这个公式表明，红外辐射强度与温度的关系是以指数方式增加的。随着温度的升高，红外辐射强度将呈指数级别的增加。