地面和大气中的辐射过程.ppt

第五章地面和大气中的辐射过程5.1辐射的基本概念任何物体，只要温度大于绝对零度，都以电磁波形式向四周放射能量，同时也接收来自周围的电磁波。
这是物质的本性决定的，是有物质本身的电子、原子、分子运动产生的。
一般把这种电磁波能量本身称为辐射能（或简称为辐射）。
而把这种能量传播方式称为辐射。EnergyTransfer能量传输EnergyTransferEnergyTransferEnergyTransferConvection对流Convection对流EnergyTransfer能量传输EnergyTransferEnergyTransferEnergyTransferElectromagneticWavesElectromagneticWavesElectromagneticWavesElectromagneticWavesElectromagneticWavesElectromagneticWavesElectromagneticWaves各种颜色光对应的波长5.1.2描述辐射场的物理量指单位时间内通过某一平面（或虚拟平面）的辐射能，也称为辐射功率。
也可指单位时间内某个表面发射或接收的辐射能。RadiantFlux辐射通量在辐射传输方向上的单位立体角内，通过垂直于该方向的单位面积、单位波长间隔的辐射功率。
一般来说，表示辐射场任一点在任一方向上、任一波长处辐射的强弱程度。
单位为：W·m-2·sr-1·μm-12.辐亮度(radiance)指辐射场内任一点处通过单位面积的辐射功率，也称辐照度(irradiance)。
净辐射通量密度：水平面上自上向下和自下向上的辐射通量密度之差，单位为W·m-2·μm-1Irradiance(E)Irradiance(E)Irradiance(E)Irradiance(E)假设源向四周发射是均匀的
辐照度随距离的变化服从反平方规律。

平行辐射
在不考虑吸收和散射等因素时，平行光在任何位置上的辐照度应是常数。ParallelBeamRadiation平行辐射ParallelBeamRadiation平行辐射Parallel-BeamRadiationParallel-BeamRadiation特点
可以向2π立体角中发射辐射能。
辐出度
即通过单位面积在面源的法线方向射出的能量有多少。

郎伯体（面）
向所有方向以同一辐亮度发射辐射的物体。
常常把太阳、陆地表面看做朗伯体。第五章地面和大气中的辐射过程5.2辐射的物理规律吸收率绝对黑体：
某一物体对任何波长的辐射都能全部吸收，即A＝1。
对某一波长的黑体：
如果某一物体仅对某一波长全部吸收，即Aλ=1，则称该物体对这一波长为黑体。
这里所讨论的黑体与一般所谓黑色物体是黑色物体只表明它对可见光的反射性质。
2.灰体5.2平衡辐射的基本规律在热平衡条件下，任何物体的辐射率（辐出度）和它的吸收率之比值是一个普适函数。

该普适函数只是温度和波长的函数，而与物质的性质无关。
若定义比发射率意义：
将物体的吸收能力和放射能力联系起来，只要知道了某种物体的吸收率，也就知道了它的比辐射率；
特别是，将各种物体的吸收、放射能力与黑体的放射能力联系了起来。绝对黑体的辐射光谱对于研究一切物体的辐射规律具有根本的意义。
1900年普朗克开创性地引进了量子概念，将辐射当做不连续的量子发射，成功地从理论上得出了与试验精确符合的绝对黑体辐射率随波长变化的函数关系，即普朗克定律。普朗克(Planck)定律绝对黑体的分光辐出度指由一个表面向外发射能量的大小，并不涉及这些能量的出射方向。
是向各个方向射出能量在表面法线方向分量的总和，是通量。
绝对黑体服从朗伯定律，黑体的分光辐亮度：理论上，任何温度的绝对黑体都放射0～∞μm波长的辐射；
但温度不同，辐射能力集中的波段也就不同；
随着温度的下降，辐射能量集中的波段向长波方向移动。当温度升高时，各波段放射的能量均加大；
积分辐射能力也随着迅速加大；
且能量集中的波段向短波方向移动。每一温度下，都有辐射最强的波长λmax，而且随温度升高，λmax变小。1879年斯蒂芬由实验发现，绝对黑体的积分辐出度与其温度的4次方成正比

1884年玻尔兹曼由热力学理论得出该公式

3.1斯蒂芬－玻尔兹曼(Stefen-Boltzmann)定律1893年维恩从热力学理论推导出黑体辐射光谱极大值对应的波长λmax和温度的乘积为一常数。即黑体温度越高，则λmax越小，故称维恩位移定律。

若知道绝对黑体的温度，可求出辐射最强的波长；
由辐射最强的波长也可以确定绝对黑体的温度；
这是由光谱方法测定物体温度的基础。
求出的温度称为颜色温度或简称色温。有了上述有关辐射的定律，黑体辐射的规律就全部确定了。
这些定律把黑体的温度与辐射光谱联系了