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  絕對黑體

所謂絕對黑體,就是指這樣一種物體,它能夠在任何溫度下將輻射到它表面上的任何波長的能量全部吸收。當物體的吸收率α=1時,則表示該物體能全部吸收投射來的各種波長的熱輻射線,這種物體稱為絕對黑體,或簡稱黑體(black body)。黑體是對熱輻射線吸收能力最強的一種理想化物體,實際物體沒有絕對黑體。但在理論研究中可設計種種絕對黑體。例如:設有一個空心容器,器壁由不透明材料製成,器壁上開有一個小孔,這樣即可構成一個黑體。因為當射線射入小孔後,將在空腔中進行多次反射,每次反射器壁的內表面就吸收一部份能量,若小孔孔徑開得很小,遠遠小於容器的表面積。這樣,射線即可認為被小孔全部吸收。小孔就可認為是絕對黑體。絕對黑體的發射率也為1。

簡介

一般物體收到輻射時,對輻射能量總是有吸收、有反射。吸收部分占總能量的份額稱為吸收率,其值在0-1之間。黑顏色的物體吸收能力大於白顏色的物體,吸收係數也比較大。如果吸收係數為1,表示全部能量都被吸收而沒有反射。具有這種能力的物體稱為絕對黑體。自然界並不存在絕對黑體。絕對黑體是一個理想化的參考模型。在遙感熱紅外掃描儀系統中,裝有高溫黑體和低溫黑體,作為探測地物熱輻射的參考源。實用的絕對黑體是由人工方法製成的。一般說,物體的輻射能量與其表面溫度有關,溫度越高,輻射能量越大。換句話說,物體的輻射能隨其溫度變化,輻射能的光譜分布也隨之變化。

評價

煤炭呈黑色,是因為它吸收了投射到其表面上的幾乎所有可見光,煤炭燃燒時發熱發光的能力也很強,所以煤炭成為人類極佳的燃料。大量事實證明,物體越黑,吸收可見光的本領越大,其加熱後的光輻射能力也越強。在發光體中,有這樣一種物體,能把投射到它表面的所有可見光全部吸收,既不反射也不透射,具有這種性質的物體稱為絕對黑體。如果在絕對黑體上加用其他燈光照射,我們看不到它有亮度上和顏色上的任何變化,看到的還是只有均勻的黑色。自然界不存在這種絕對黑體,煤炭也只是一種近似絕對黑體,因為當我們用手電筒照射它時,能看見它表面的亮度的改變。人造黑體可以仿製(如圖1),黑體的結構一般用耐火金屬製成一個具有小孔的空心金屬容器(黑體腔),從小孔進入空心容器的光線,將通過多次反射和多次吸收,直至能量全部吸收,所以這種金屬空心容器就是一個絕對黑體。除空心黑體腔外,其組成還有對它加熱的加熱熱裝置,保持黑體腔恆溫的保溫層,與外界隔熱和使黑體冷卻的冷卻裝置。我們的眼睛就類似於一個黑體,光線入射到很小的瞳孔上便進入一個眼球內部。煉鋼爐上的小孔就是一個很好的黑體輻射源,如果我們用手電筒照射它(小孔),其亮度和顏色都不會有變化,因為小孔吸收了照射它的所有光線。[1]

參考文獻