第二章：基本概念-黑体辐射定律

黑体辐射是由德国物理学家爱因斯坦在20世纪初提出的一种热辐射的理论。

黑体辐射的规律是物体的温度越高，它所发出的辐射能量就越大。

黑体辐射的结论是：物体的温度越高，它所发出的辐射能量也就越大，而且辐射能量随着物体温度的增加而增加，并且辐射能量随着物体温度的升高而升高。

黑体辐射还有一个重要的结论，就是黑体辐射的能量分布是随着波长缩短而增加的，这个结论叫做黑体辐射定律。

黑体辐射的理论对于热学和光学领域有重要的意义，并且在宇宙学、天文学、材料科学等领域有广泛的应用。

黑体辐射是由热力学原理推导出来的，它是描述物质在高温下发射出的电磁辐射能量分布的理论。

黑体是指在黑暗中发射的辐射，它是理论上的概念，不存在真正的黑体。

黑体辐射的规律是物体的温度越高，它所发出的辐射能量就越大。

这个规律称为黑体辐射定律，也被称为爱因斯坦辐射定律。

定律表明，对于同一温度的黑体，它所发出的辐射能量是固定的，并且随着温度的升高而增加。

黑体辐射还有一个重要的结论，就是黑体辐射的能量分布是随着波长缩短而增加的，这个结论叫做黑体辐射定律。

根据这个定律，可以得出黑体辐射能量在红外波段和紫外波段较强，而在可见光波段较弱。

黑体辐射的理论对于热学和光学领域有重要的意义，并且在宇宙学、天文学、材料科学等领域有广泛的应用。

热辐射与黑体辐射定律热辐射是物体由于其内部热运动而向周围空间发出的电磁波辐射。

研究热辐射现象可以帮助我们更好地理解能量转换和传递的基本原理。

在研究热辐射过程中，黑体辐射定律是非常重要的基础。

1. 什么是黑体辐射定律？黑体辐射定律是描述黑体辐射特性的基本规律。

黑体是指能够完全吸收所有辐射射入的物体，不会反射和透射任何辐射。

根据黑体辐射定律，黑体的辐射功率与其温度的四次方成正比。

2. 定义和表述黑体辐射的功率与单位面积、单位时间内辐射出的能量有关。

设黑体表面在频率范围ν到ν+Δν内单位面积、单位时间内辐射出的能量为E(ν, T)，单位频率的能量密度为u(ν, T)，则黑体辐射定律可表述为：u(ν, T)dν = C_1 * ν^3 / (e^(C_2 * ν / T) - 1)dν其中，C_1和C_2为物理常数；T为黑体的温度。

3. 史蒂芬-波尔兹曼定律史蒂芬-波尔兹曼定律是黑体辐射定律在宏观上的表述。

根据史蒂芬-波尔兹曼定律，单位面积的黑体表面辐射出的总功率与温度的四次方成正比。

P = σ * A * T^4其中，P为单位面积的辐射功率，A为黑体表面的面积，T为黑体的温度，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数。

4. 海森堡不确定关系海森堡不确定关系在量子力学中对辐射的测量带来了限制。

根据海森堡不确定关系，我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。

这意味着在精确测量辐射的频率时，我们无法同时确切知道辐射源的位置。

5. 应用黑体辐射定律在热学、天体物理学等领域具有广泛的应用。

例如，我们可以利用黑体辐射定律研究宇宙中的星体辐射特性，从而推断它们的温度和组成成分。

此外，在设计太阳能电池板等热能转换设备时，我们也需要考虑黑体辐射的定律。

总结：热辐射是物体由于内部热运动而向周围空间发出的电磁波辐射。

黑体辐射定律是解释和描述热辐射特性的基本规律，揭示了辐射功率与温度之间的关系。

史蒂芬-波尔兹曼定律进一步阐述了黑体的辐射功率与其温度的四次方之间的关系。

基尔霍夫热辐射定律基尔霍夫热辐射定律（Kirchhoff热辐射定律），德国物理学家于提出的定律，它用于描述物体的与之间的关系。

简介一般研究辐射时采用的模型由于其吸收比等于1（α=1），而实际物体的吸收比则小于1（1>α>0）。

基尔霍夫热辐射定律则给出了实际物体的与之间的关系。

M为实际物体的辐射出射度，M b为相同温度下黑体的辐射出射度。

而发射率ε的定义即为所以有ε=α。

所以，在热平衡条件下，物体对热辐射的吸收比恒等于同温度下的发射率。

而对于漫灰体，无论是否处在热平衡下，物体对热辐射的吸收比都恒等于同温度下的发射率。

不同层次的表达式对于定向的，其基尔霍夫热辐射定律表达式为对于半球空间的光谱，其基尔霍夫热辐射定律表达式为对于全波段的半球空间，其基尔霍夫热辐射定律表达式为θ为纬度角，φ为经度角，λ为光谱的波长，T为温度。

参考文献杨世铭，陶文铨。

《传热学》。

北京：高等教育出版社，2006年：356-379。

王以铭。

《量和单位规范用法辞典》。

上海：上海辞书出版社普朗克黑体辐射定律普朗克定律描述的黑体辐射在不同温度下的频谱中，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）是用于描述在任意T下，从一个中发射的的与电磁辐射的的关系公式。

这里辐射率是频率的函数：这个函数在hv=时达到峰值。

如果写成的函数，在单位内的辐射率为注意这两个函数具有不同的单位：第一个函数是描述单位频率间隔内的辐射率，而第二个则是单位波长间隔内的辐射率。

因而和并不等价。

它们之间存在有如下关系：通过单位频率间隔和单位波长间隔之间的关系，这两个函数可以相互转换：电磁波和的关系为普朗克定律有时写做频谱的形式：这是指单位频率在单位内的能量，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，此时的能量密度可由气体的参数决定。