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什么是黑体
黑体 (热力学) 任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。
辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。
这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称之为热辐射。
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律,物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body),以此作为热辐射研究的标准物体。
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收,既没有反射,也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。
显然自然界不存在真正的黑体,但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。
黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关. 基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff),在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。
按照基尔霍夫辐射定律,在一定温度下,黑体必然是辐射本领最大的物体,可叫作完全辐射体。
用公式表达如下: Er =α*Eo Er——物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能; α——该物体对辐射能的吸收系数; Eo——等价于黑体在相同温度下发射的能量,它是常数。
普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布,在一定温度下,单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为 B(λ,T)=2hc2 \\\/λ5 ·1\\\/exp(hc\\\/λRT)-1 B(λ,T)—黑体的光谱辐射亮度(W,m-2 ,Sr-1 ,μm-1 ) λ—辐射波长(μm) T—黑体绝对温度(K、T=t+273k) C—光速(2.998×108 m·s-1 ) h—普朗克常数, 6.626×10-34 J·S K—波尔兹曼常数(Bolfzmann), 1.380×10-23 J·K-1 基本物理常数 由图2.2可以看出: ①在一定温度下,黑体的谱辐射亮度存在一个极值,这个极值的位置与温度有关, 这就是维恩位移定律(Wien) λm T=2.898×103 (μm·K) λm —最大黑体谱辐射亮度处的波长(μm) T—黑体的绝对温度(K) 根据维恩定律,我们可以估算,当T~6000K时,λm ~0.48μm(绿色)。
这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处。
当T~300K, λm~9.6μm,这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处。
②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度绝对大于低温黑体的谱辐射亮度,不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处。
如果把B(λ,T)对所有的波长积分,同时也对各个辐射方向积分,那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann),绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T) B(T)=δT4 (W·m-2 ) δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4 但现实世界不存在这种理想的黑体,那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长, 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内, 真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。
显然发射率为介于0与1之间的正数,一般发射率依赖于物质特性、 环境因素及观测条件。
如果发射率与波长无关,那么可把物体叫作灰体(grey body), 否则叫选择性辐射体。
[编辑本段]黑体的模型 (热力学) 黑体的吸收率α=1,这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。
尽管在自然界并不存在黑体,但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。
黑体模型的原理如下:取工程材料(它的吸收率必然小于黑体的吸收率)制造一个球壳形的空腔,使空腔壁面保持均匀的温度,并在空腔上开一个小孔。
射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射,而每经历一次吸收,辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次,最终能离开小孔的能量是微乎其微的,可以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收。
所以,就辐射特性而言,小孔具有黑体表面一样的性质。
值得指出的是,小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小,小孔就月接近黑体。
若这个比值小于0.6%,当内壁吸收率为60%时,计算表明,小孔的吸收率可达99.6%。
应用这种原理建立的黑体模型,在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都十分有用。
全息是什么意思
全息说白了就是全部信息.光的全部信息包括光强和相位,普通照相只能保有前者,因而只是个平面图形,全息照相能把物光的两个信息都表达出来,通过一定手段将能通过底片看到物体的三维立体图,全息利用的是光的干涉的原理.
怎样才能让一个人相信有因果轮回。
爱因斯坦二三事 20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦生于1879年,病逝于1955年,享年76岁。
他在科学上的贡献,与15世纪“推动了地球、钉住了太阳”的波兰天文学科学巨匠哥白尼齐名。
相对论的提出 爱因斯坦的相对论彻底改变了人类的宇宙观。
这位科学巨匠在中学时代就对理论物理十分感兴趣,而对物理实验课并不感兴趣。
对此,老师对他也毫无办法。
当他在瑞士伯尔尼国家专利局工作时,由于比较清闲,他有更多的时间来钻研理论。
他的相对论基础就是在这里奠定的。
1905年他发表了有关相对论初步见解的文章后,并没有在学术界引起多少反响,连注意这种理论的人也很少。
因为在当时看来,他的理论是如此怪诞——比如,他在文章中甚至提出没有绝对的时间,因而不可能引起学术界的重视。
一年以后的1906年,法国科学家亨利·毕内若率先提出了相对论,对各种物理现象作了解释,而爱因斯坦直到1916年才提出了较为完整的相对论。
当时他断言,物质的最大速度是真空中传播的光速,并提出了质量和能量是守衡的原理。
他指出,光是一种量子束,它的发射是按密度进行的;运动中的物体同静止状态下的物体,两者的质量是不相同的。
他在著作中预言,某个天体附近的光线会发生折射现象。
这一预言后来得到了证实。
他曾经指出,在物体引力场的作用下(包括地心引力),时间运动速度会发生变化。
爱因斯坦的想法非常具有独创性,在常人看来是不可想像的。
他对物体相互吸引力的解释是:任何物体在自己的周围都会形成一个曲线场,从而出现一个特殊的“坑”,使其它物体“掉”进这个“坑”里去。
他的这种比方,听起来实在玄妙得让人难以捉摸。
突破靠的是“钻牛角尖” 爱因斯坦在捷克的布拉格和瑞士的苏黎世获得了教授职称,后来又在柏林的普鲁士科学院就职。
他的名声也开始响亮起来,经常应邀去欧洲其他国家作学术报告。
其中当然也去法国巴黎。
一次,他住在德国驻巴黎大使馆中,德国大使发现他只带了一双皮鞋,就吩咐使馆的门房每天给他擦几次,而爱因斯坦常常抱怨说他的鞋子找不到了。
他对大使说,天经常在下雨,擦了也无用,擦一次只能“相对地”干净一会儿。
爱因斯坦在他的一部相对论著作的后记中说:“如今,在德国我被看成是德国科学家;在英国我被看成是瑞士犹太人。
如果我是一个不受欢迎的人,那么德国人会说我是瑞士犹太人,英国人会说我是德国学者。
由此可见,一切都是相对的。
”他的这些话是开着玩笑写下来的,但确实包含着哲理。
爱因斯坦是一位十分平易近人、和蔼可亲的人物,而且爱开玩笑。
他不喜欢别人向他提一些无知的问题,可是那些记者们往往围住他提这类问题。
有一次,一位记者问他:你的这些理论思想是否都记在本子上,你的记录本大概有小山那么高一摞了吧? “尊敬的先生,真正有意义的思想是无须记录在本子上的,因为这种思想‘相对’来说并不多,很容易在脑子里记住。
” “那你的突破性发现是怎么产生的呢?” “这很简单,”爱因斯坦回答说,“大家认为做不到的事,谁也不会再去过问。
但是,要是有这么一个好钻牛角尖的人,他不管别人如何议论而去过问了,最后他就成了新的发现者。
” 没有地址的信件 第一次世界大战时,爱因斯坦没有在科学家宣言上签名,这是因为他认为这个宣言充斥着边界修改主义的论调。
结果,他再也不能参加科学院的学术讨论会议。
当时人们说,任何一位“正派”的德国学者都不会同“相对论”的发现者坐在一个大厅里。
几年之后,他去法国拜访居里夫人。
这次会见的参加者除了居里夫人和她的丈夫约里奥·居里外,还有几名著名的科学家。
爱因斯坦的身旁有两把椅子是空着的,因为谁也没有胆量同这位已经享有盛名的科学家坐在一起。
爱因斯坦发现后,立即请约里奥·居里和另一名科学家坐到他身边来。
他说:“否则,我会感到像在德国科学院中一样孤立。
” 在20年代,爱因斯坦的名声已经很大。
1921年他获得了诺贝尔奖,并担任了物理研究所所长。
就在这个时期,有两名美国学生相互打赌说,如果从美国给爱因斯坦寄信,信封上只要写他的名字就够了。
这两名学生在信封上是这样写的:“欧洲,爱因斯坦教授收”。
结果,爱因斯坦确实收到了这封信,他对这件事发表评论说:这说明,我们欧洲的邮政通讯运转是正常的。
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