熱輻射，是物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。是一種物體用電磁輻射的形式把熱能向外散發(fā)的熱傳方式。它不依賴任何外界條件而進(jìn)行。它是熱的三種主要傳導(dǎo)方式之一。

熱輻射，thermal radiation ，物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大，短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜，波長覆蓋范圍理論上可從0直至∞，一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。由于電磁波的傳播無需任何介質(zhì)，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。

分布

溫度較低時(shí)熱輻射
熱輻射
，主要以不可見的紅外光進(jìn)行輻射，當(dāng)溫度為300℃時(shí)熱輻射中最強(qiáng)的波長在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時(shí)，熱輻射中最強(qiáng)的波長成分在可見光區(qū)。

關(guān)于熱輻射，其重要規(guī)律有4個(gè):基爾霍夫輻射定律、普朗克輻射分布定律、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律。這4 個(gè)定律，有時(shí)統(tǒng)稱為熱輻射定律。

物體在向外輻射的同時(shí)，還吸收從其他物體輻射來的能量。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。但是，在熱平衡狀態(tài)下，輻射體的光譜輻射出射度(見輻射度學(xué)和光度學(xué))r(λ，T)與其光譜吸收比a(λ，T)的比值則只是輻射波長和溫度的函數(shù)，而與輻射體本身性質(zhì)無關(guān)。

上述規(guī)律稱為基爾霍夫輻射定律，由德國物理學(xué)家G.R.基爾霍夫于1859年建立。式中吸收比a 的定義是:被物體吸收的單位波長間隔內(nèi)的輻射通量與入射到該物體的輻射通量之比。該定律表明，熱輻射輻出度大的物體其吸收比也大，反之亦然。

黑體是一種特殊的輻射體，它對(duì)所有波長電磁輻射的吸收比恒為1。黑體在自然條件下并不存在，它只是一種理想化模型，但可用人工制作接近于黑體的模擬物。即在一封閉空腔壁上開一小孔，任何波長的光穿過小孔進(jìn)入空腔后，在空腔內(nèi)壁反復(fù)反射，重新從小孔穿出的機(jī)會(huì)極小，即使有機(jī)會(huì)從小孔穿出，由于經(jīng)歷了多次反射而損失了大部分能量 。對(duì)空腔外的觀察者而言，小孔對(duì)任何波長電磁輻射的吸收比都接近于1，故可看作是黑體。將基爾霍夫輻射定律應(yīng)用于黑體，由此可見，基爾霍夫輻射定律中的函數(shù)f(λ，T)即黑體的光譜輻射出射度。

發(fā)展歷史

1889年O.lummer等測(cè)定了黑體輻射光譜能量分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1879年J.Stefan根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確立了黑體輻射力正比絕對(duì)溫度的四次方規(guī)律。

1884年L.Boltzmann從理論上證實(shí)了上述定律。
1896年Wien位移定律。

19世紀(jì)末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。

1900年M.Planck定律。

特點(diǎn)

熱輻射的特點(diǎn):

1、任何物體，只要溫度高于0K ，就會(huì)不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射;

2、可以在真空和空氣中傳播;

3、伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變;

4、具有強(qiáng)烈的方向性;

5、輻射能與溫度和波長均有關(guān);

6、發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。

​本質(zhì)

(1) 輻射人體熱輻射
人體熱輻射
:物體以電磁波的方式向外傳遞熱量的過程。

(2) 輻射能:物體以電磁波的方式向外傳遞的能量。

通常以輻射表示輻射能。

(3) 熱輻射:因熱引起的電磁波輻射稱為熱輻射。它是由物體內(nèi)部微觀粒子在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所激發(fā)出來的。激發(fā)出來的能量分為紅外線、可見光和紫外線等。其中紅外線對(duì)人體的熱效應(yīng)顯著。

(4) 能量轉(zhuǎn)換:內(nèi)能->輻射能->內(nèi)能

A 物體(發(fā)射)----> B 物體(吸收)

(5) 輻射換熱:是指物體之間相互輻射和吸收過程的總效果。當(dāng)物體的溫度處于平衡時(shí)，則它們之間輻射和吸收的能量相等，處于熱的動(dòng)平衡狀態(tài)。

(6) 電磁波的速率、波長和頻率的關(guān)系:

c= nl

電磁波的特性取決于波長或頻率。在熱輻射分析中通常用波長來描述電磁波。

(7) 電磁波的波譜

熱射線的本質(zhì)決定了熱輻射過程有如下特點(diǎn):

(1) 它是依靠電磁波向物體傳輸熱量，而不是依靠物質(zhì)的接觸來傳遞熱量。

(2) 輻射換熱過程中伴隨著能量的兩次轉(zhuǎn)換:物體的內(nèi)能 ® 輻射能;

(接受)輻射能 ® (轉(zhuǎn)換)內(nèi)能

(3) 一切物體只要其溫度 T>0K ，都在不斷發(fā)射熱射線。

電磁波具有波粒二象性。

2.輻射能的吸收、反射、透射

熱射線與光的特性相同，所以光的投射、反射、折射規(guī)律對(duì)熱射線也同樣適用。

3. 根據(jù)能量守恒定律有:

Q= Qr + Qa + Qd

1= Qr / Q + Qa / Q + Qd/ Q

=r+a+d

r --反射率; a --吸收率; d --透過率。

當(dāng)吸收率 a=1 時(shí)，表明物體能將投射到它表面的熱射線全部吸收，稱為絕對(duì)黑體，簡稱黑體。

當(dāng)反射率 r =1 時(shí)，表明物體能將投射到它表面的熱射線全部反射出去，稱為絕對(duì)白體，簡稱白體。

當(dāng)是鏡反射(入射角 = 反射角)則稱鏡體。

當(dāng) d=1 時(shí)，稱為絕對(duì)透明體，簡稱透明體，又稱介熱體、透熱體。

應(yīng)該指出:上面所說的黑體、白體、透明體均是對(duì)熱射線而言，而不是對(duì)可見。