第三章__辐射理论
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普朗克黑体辐射理论练习一、单选题1.关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是()A. 热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波B. 常温下我们看到的不发光物体的颜色是反射光所致C. 辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关D. 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色2.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是()A. B.C. D.3.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是()A. 温度B. 材料C. 表面状况D. 以上都正确4.1900年,普朗克在研究黑体辐射时,认为其辐射的能量是不连续的,而是一份一份的,由此引入了一个常量ℎ(普朗克常量),普朗克常量的引入开创了量子论.物理学家金斯曾说过这样一句话:“虽然h的数值很小,但是我们应当承认,它是关系到保证宇宙存在的,如果说h严格等于0,那么宇宙的物质,宇宙的物质能量,将在十亿万分之一秒的时间内全部变为辐射.”关于h的单位,用国际单位制中的基本单位表示,正确的是()A. J·sB. J/sC. kg·m2/sD. kg·m2·s35.某激光器能发射波长为λ的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的能量子数为()A. ℎPλc B. λPℎcC. cPλℎD. λPℎc6.波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有()A. 光电效应现象揭示了光的波动性B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明运动的中子具有波动性C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D. 动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等7.第26届国际计量大会于2018年11月通过决议,正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义,国际测量界的百年夙愿终于实现−−国际测量体系将全部建立在基本物理常数上,大大提高了计量的稳定性和精确性.比如,最受关注的“千克”,不再以具体实物的质量来定义,而将以量子力学中的普朗克常数h为基准,经过一系列物理换算,算出质量.已知普朗克常数与频率的乘积可以表示能量,下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数h 单位的是()A. J/sB. Kg.m2/sC. Kg⋅m2/s3D. N⋅m⋅s8.一盏电灯发光功率为100W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长λ=6.0×10−7m,在距电灯10m远处,以电灯为球心的球面上,1m2的面积每秒通过的光子数约是(普朗克常量ℎ=6.63×10−34J·s)()A. 2×1017B. 2×1016C. 2×1015D. 2×10239.“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。
第三章光与温度因子太阳辐射是光和热的最终来源,所以我们把这二个生态因子放在同一章里讨论。
我们知道,光和热的变化产生了地球表面的光照强度不同和温度的不同,植物、动物及其它们的群落随之发生着各种变化。
第一节太阳辐射与光一、光的性质与变化与动物相比,植物从无机环境中获得“食物”,光是植物的能量来源,矿质元素是植物的营养来源(Light is their energy source,minerals are their building bricks)。
而光的最终能量来源是太阳,太阳内聚极高温度,在氢原子发生核裂变且放射出能量,其中以1.94卡/cm2.min的能量被地球所吸收,称此为太阳常数,因此,光是地球上一切能量的最终来源。
光具有波粒二相性,它既是太阳辐射出来的电磁波又是一束束的粒子流,像密集的雨点一样辐射或打到植物的叶片上,使植物吸收光能。
到达地球的所有太阳辐射的光波大体上可分成三部分:I--紫外光,波长<400 nm;II--可见光,400 nm<波长<700 nm;III--红外光,波长>700 nm。
顾名思义,可见光是人们能够看得见的光,它对动植物的生理作用最为重要,因此,也称之为生理有效辐射,通常讲光由7种不同颜色(7个不同不波长)的光组成就是指可见光部分,具体光谱组成请见表(3-1)。
表3-1 光谱分布1.光的性质(1)光具有波粒二相性可以说是一种由太阳辐射出来的电磁波。
光波的二个峰值间的距离叫波长,波长越短,频率越高,能量越大:λ(波长)×V(频率)= C(光强)V = C/λ(2)光能一个光子在一定波长条件下具有的能量是:E = hv(h是普朗克常数,为6.6×10-27尔格/秒。
比如波长是680nm的光:E = 6.6×10-27尔格/秒×3×1017nm(光速)×(680)-1nm =2.9 ×10-12尔格1尔格= 10-7焦耳, 1卡= 4.2焦耳E= 2.9 ×10-12尔格/4.2×107尔格/卡= 6.9×10-20卡λ(3)光强进入一片树叶或一个森林群落的光,不仅决定它的质量(波长),而且还与它的振幅有关系(光强)。
第三章 声波的辐射本章主要讨论介质中的声波与声源本身的振动状态之间的相互关系,即:声源的辐射特性。
关于声源的辐射特性,主要牵涉两方面内容:一是研究当声源振动时,辐射声场的各种规律,如声压与声源的关系;声压随距离的变化及声源的指向特性等。
二是研究由声源激发起来的声场反过来对声源振动状态的影响规律,即:由于辐射声波而附加于声源的辐射阻抗。
下面就根据不同形式的声源,分别进行讨论。
§3.1 脉动球源的辐射所谓脉动球源是指进行均匀胀缩振动的球面声源,即:球源表面的各点沿径向作同振幅、同相位的振动。
当脉动球源的球径尺寸足够小时,它就成为了点源。
理论上,任何复杂的面声源,都可以通过点源的组合来实现,因此球源是最基本的声源形式。
3.1.1球面声场设有一半径为0r 的球体,其表面作均匀的微小胀缩振动,即它的半径在0r 附近以微量dr ξ=作简谐的变化,从而向周围的媒质中辐射声波。
因为球面的振动过程具有各向均匀的脉动性质,因而它所产生的声波波振面是球面,辐射的是均匀球面波。
如图3-1-1所示。
球面声场的波动方程如式(2-4-17)所示22222021p p p r r r c t∂∂∂+=∂∂∂(2-4-17)令 Y pr = 带入式(2-4-17)得到我们熟悉的波动方程形式 图3-1-12222201Y Yr c t∂∂=∂∂ (2-4-18)求解后得球面波波函数的一般解()()j ωt kr j ωt kr A B p e e r r-+=+ (3-1-1) 如果不考虑反射波(在无限大介质中,经常如此),其形式为:()j ωt kr A p e r-=(3-1-2) 其中A r为声压振幅,A 通常为复数。
而()000111j ωt kr r p A v ej ωρr r ρc jkr -⎛⎫∂=-=+ ⎪∂⎝⎭(3-1-3) 为径向质点振动速度波函数,其中0011A r ρc jkr ⎛⎫+ ⎪⎝⎭为质点振动速度振幅(振速幅值)。
传热学第三章辐射传热一、名词解释1.热辐射:由于物体内部微观粒子的热运动状态改变,而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程。
2.吸收比:投射到物体表面的热辐射中被物体所吸收的比例。
3.反射比:投射到物体表面的热辐射中被物体表面所反射的比例。
4.穿透比:投射到物体表面的热辐射中穿透物体的比例。
5.黑体:吸收比α= 1的物体。
6.白体:反射比ρ=l的物体(漫射表面)7.透明体:透射比τ= 1的物体8.灰体:光谱吸收比与波长无关的理想物体。
9.黑度:实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值,即物体发射能力接近黑体的程度。
10.辐射力:单位时间内物体的单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波长的辐射能。
11.漫反射表面:如果不论外界辐射是以一束射线沿某一方向投入还是从整个半球空间均匀投入,物体表面在半球空间范围内各方向上都有均匀的反射辐射度L r,则该表面称为漫反射表面。
12.角系数:从表面1发出的辐射能直接落到表面2上的百分数。
13.有效辐射:单位时间内从单位面积离开的总辐射能,即发射辐射和反射辐射之和。
14.投入辐射:单位时间内投射到单位面积上的总辐射能。
15.定向辐射度:单位时间内,单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射和反射辐射),称为在该方向的定向辐射度。
16.漫射表面:如该表面既是漫发射表面,又是漫反射表面,则该表面称为漫射表面。
17.定向辐射力:单位辐射面积在单位时间内向某一方向单位立体角内发射的辐射能。
18.表面辐射热阻:由表面的辐射特性所引起的热阻。
19.遮热板:在两个辐射传热表面之间插入一块或多块薄板以削弱辐射传热。
20.重辐射面:辐射传热系统中表面温度未定而净辐射传热量为零的表面。
二、填空题1.热辐射是由于产生的电磁波辐射。
热辐射波长的单位是,在工业范围内,热辐射的波段主要集中于区段。
(热的原因,μm,红外)2.太阳与地球间的热量传递属于传热方式。