太阳辐射的基本定律
二．太阳能光伏电源系统的原理及组成
太阳能电池发电系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。它由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成，其系统组成如图1－1所示。
图1－1 太阳能电池发电系统示意图
1．太阳能电池方阵：
太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为4cm2到100cm2不等。太阳能电池单体的工作电压约为0.5V, 工作电流约为20－25mA/cm2, 一般不能单独作为电源使用。将太阳能电池单体进行串并联封装后，就成为太阳能电池组件，其功率一般为
几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件再经过串并联组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率(见图1－2)。
（1）硅太阳能电池单体
常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。晶体硅太阳能电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。硅片本身是P型硅，表面扩散层是N区，在这两个区的连接处就是所谓的PN结。PN结形成一个电场。太阳能电池的顶部被一层抗反射膜所覆盖，以便减少太阳能的反射损失。
太阳能电池的工作原理如下：
光是由光子组成，而光子是包含有一定能量的微粒，能量的大小由光的波长
决定，光被晶体硅吸收后，在PN结中产生一对对正负电荷，由于在PN结
区域的正负电荷被分离，因而可以产生一个外电流场，电流从晶体硅片电池
的底端经过负载流至电池的顶端。这就是“光生伏打效应”。
图1－2 太阳能电池单体、组件和方阵
将一个负载连接在太阳能电池的上下两表面间时，将有电流流过该负载，于是太阳能电池就产生了电流；太阳能电池吸收的光子越多，产生的电流也就越大。光子的能量由波长决定，低于基能能量的光子不能产生自由电子，一个高于基能能量的光子将仅产生一个自由电子，多余的能量将使电池发热，伴随电能损失的影响将使太阳能电池的效率下降。
（2）硅太阳能电池种类
目前世界上有3
种已经商品化的硅太阳单体组件
方阵
能电池：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。对于单晶硅太阳能电池，由于所使用的单晶硅材料与半导体工业所使用的材料具有相同的品质，使单晶硅的使用成本比较昂贵。多晶硅太阳能电池的晶体方向的无规则性，意味着正负电荷对并不能全部被PN结电场所分离，因为电荷对在晶体与晶体之间的边界上可能由于晶体的不规则而损失，所以多晶硅太阳能电池的效率一般要比单晶硅太阳能电池低。多晶硅太阳能电池用铸造的方法生产，所以它的成本比单晶硅太阳能电池低。非晶硅太阳能电池属于薄膜电池，造价低廉，但光电转换效率比较低，稳定性也不如晶体硅太阳能电池，目前多数用于弱光性电源，如手表、计算器等。
一般产品化单晶硅太阳电池的光电转换效率为13――15 %
产品化多晶硅太阳电池的光电转换效率为11――13 %
产品化非晶硅太阳电池的光电转换效率为5――8 %
（3）太阳能电池组件
一个太阳能电池只能产生大约0.5V电压，远低于实际应用所需要的电压。为了满足实际应用的需要，需把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。一个组件上，太阳能电池的标准数量是36片（10cm×10cm），这意味着一个太阳能电池组件大约能产生17V的电压，正好能为一个额定电压为12V的蓄电池进行有效充电。
通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨等的能力，广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。
太阳能电池的可靠性在很大程度上取决于其防腐、防风、防雹、防雨等的能力。其潜在的质量问题是边沿的密封以及组件背面的接线盒。
这种组件的前面是玻璃板，背面是一层合金薄片。合金薄片的主要功能是防潮、防污。太阳能电池也是被镶嵌在一层聚合物中。在这种太阳能电池组件中，电池与接线盒之间可直接用导线连接。
组件的电气特性主要是指电流－电压输出特性，也称为Ⅴ－Ⅰ特性曲线，如图1－3所示。Ⅴ－Ⅰ特性曲线可根据图1－3所示的电路装置进行测量。Ⅴ－Ⅰ特性曲线显示了通过太阳能电池组件传送的电流Im与电压Vm在特定的太阳辐照度下的关系。如果太阳能电池组件电路短路即V＝0，此时的电流称为短路电流Isc；如果电路开路即I ＝0，此时的电压称为开路电压Voc。太阳能电池组件的输出功率等于流经该组件的电流与电压的乘积，即P＝V I 。
Ⅰ
I: 电流Isc: 短路电流Im: 最大工作电流
V: 电压Voc: 开路电压Vm: 最大工作电压
图1-3 太阳能电池的电流－电压特性曲线
当太阳能电池组件的电压上升时，例如通过增加负载的电阻值或组件的电压从零（短路条件下）开始增加时，组件的输出功率亦从0开始增加；当电压达到一定值时，功率可达到最大，这时当阻值继续增加时，功率将跃过最大点，并逐渐减少至零，即电压达到开路电压Voc。太阳能电池的内阻呈现出强烈的非线性。在组件的输出功率达到最大点，称为最大功率点；该点所对应的电压，称为最大功率点电压Vm（又称为最大工作电压）；该点所对应的电流，称为最大功率点电流Im（又称为最大工作电流）；该点的功率，称为最大功率Pm。
随着太阳能电池温度的增加，开路电压减少，大约每升高1 C每片电池的电压减少5mV，相当于在最大功率点的典型温度系数
为－0.4%/?C。也就是说，如果太阳能电池温度每升高1?C，则最大功率减少0.4%。所以，太阳直射的夏天，尽管太阳辐射量比较大，如果通风不好，导致太阳电池温升过高，也可能不会输出很大功率。
由于太阳能电池组件的输出功率取决于太阳辐照度、太阳能光谱的分布和太阳能电池的温度，因此太阳能电池组件的测量在标准条件下（STC）进行，测量条件被欧洲委员会定义为101号标准，其条件是：光谱辐照度1000W/m2
大气质量系数AM1.5
太阳电池温度25℃
在该条件下，太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率，表示为Wp(peak watt)。在很多情况下，组件的峰值功率通常用太阳模拟仪测定并和国际认证机构的标准化的太阳能电池进行比较。
通过户外测量太阳能电池组件的峰值功率是很困难的，因为太阳能电池组件所接受到的太阳光的实际光谱取决于大气条件及太阳的位置；此外，在测量的过程中，太阳
能电池的温度也是不断变化的。在户外测量的误差很容易达到10％或更大。
如果太阳电池组件被其它物体(如鸟粪、树荫等)长时间遮挡时，被遮挡的太阳能电池组件此时将会严重发热，这就是“热斑效应”。这种效应对太阳能电池会造成很严重地破坏作用。有光照的电池所产生的部分能量或所有的能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳能电池由于热班效应而被破坏，需要在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁通二极管，以避免光照组件所产生的能量被遮蔽的组件所消耗。
连接盒是一个很重要的元件：它保护电池与外界的交界面及各组件内部连接的导线和其他系统元件。它包含一个接线盒和1只或2只旁通二极管。
2．充放电控制器：
充放电控制器是能自动防止蓄电池组过充电和过放电并具有简单测量功能的电子设备。由于蓄电池组被过充电或过放电后将严重影响其性能和寿命，充放电控制器在光
伏系统中一般是必不可少的。充放电控制器，按照开关器件在电路中的位置，可分为串联控制型和分流控制型；按照控制方式，可分为普通开关控制型(含单路和多路开关控制)和PWM脉宽调制控制型(含最大功率跟踪控制器)。开关器件，可以是继电器，也可以是MOSFET模块。但PWM脉宽调制控制器，只能用MOSFET模块作为开关器件。
3．直流/交流逆变器：
逆变器是将直流电变换成交流电的电子设备。由于太阳能电池和蓄电池发出的是直流电，当负载是交流负载时，逆变器是不可缺少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统，将发出的电能馈入电网。逆变器按输出波形，又可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器，电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以
下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器，成本高，但可以适用于各种负载。从长远看，SPWM脉宽调制正弦波逆变器将成为发展的主流。
4．蓄电池组：
其作用是储存太阳能电池方阵受光照时所发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电系统对所用蓄电池组的基本要求是：(1) 自放电率低；(2)使用寿命长；(3) 深放电能力强；(4)充电效率高；(5) 少维护或免维护；(6)工作温度范围宽；(7) 价格低廉。目前我国与太阳能电池发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封免维护铅酸蓄电池；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池。
5．测量设备：
对于小型太阳能电池发电系统，只要求进行简单的测量，如蓄电池电压和充放电电
流，测量所用的电压和电流表一般装在控制器面板上。对于太阳能通信电源系统、阴极保护系统等工业电源系统和大型太阳能发电站，往往要求对更多的参数进行测量，如太阳能辐射量、环境温度、充放电电量等，有时甚至要求具有远程数据传输、数据打印和遥控功能，这时要求为太阳能电池发电系统应配备智能化的“数据采集系统”和“微机监控系统”。
6．太阳能光伏电源系统的设计：
太阳能光伏电源系统的设计分为软件设计和硬件设计，且软件设计先于硬件设计。软件设计包括：负载用电量的计算，太阳能电池方阵面辐射量的计算，太阳能电池、蓄电池用量的计算和二者之间相互匹配的优化设计，太阳能电池方阵安装倾角的计算，系统运行情况的预测和系统经济效益的分析等。硬件设计包括：负载的选型及必要的设计，太阳能电池和蓄电池的选型，太阳能电池支架的设计，逆变器的选型和设计，以
及控制、测量系统的选型和设计。对于大型太阳能电池发电系统，还要有方阵场的设计、防雷接地的设计、配电系统的设计以及辅助或备用电源的选型和设计。软件设计由于牵涉到复杂的辐射量、安装倾角以及系统优化的设计计算，一般是由计算机来完成；在要求不太严格的情况下，也可以采取估算的办法。
太阳辐射的基本定律
太阳辐射的直散分离原理、布格－朗伯定律和余弦定律是我们所要了解的三条最基本的定律。
直散分离原理：
大地表面（即水平面）和方阵面（即倾斜面）上所接收到的辐射量均符合直散分离原理，只不过大地表面所接收到的辐射量没有地面反射分量，而太阳电池方阵面上所接收到的辐射量包括地面反射分量：
Q p = S p+D p Q T = S T+D T+R T
Qp: 水平面总辐射
Sp: 水平面直接辐射
Dp: 水平面散射辐射
Q T : 倾斜面总辐射
S T: 倾斜面直接辐射
D T: 倾斜面地面反射
布格-朗伯定律:
S D’= S0F m
S0：太阳常数1350W/m2
S D’：直接辐射强度
F: 大气透明度
m: 大气质量m=1/Sinα? P/P0
α: 太阳高度角
Po: 标准大气压
Sinα = SinφSinδ+Cos φCos δCosω
δ: 太阳赤纬角
δ=23.5Sin(360*(284+N)/365)
φ：当地纬度（0 －90?）
ω：时角（地球自转一周360度，24小时）15度/小时或4分钟/度
余弦定律:
Sp’ = S D’ Sinα
S T’ = S D’COS
D T’ = Dp’(1+CosZ)/2
R T’ = Qp’(1-CosZ)/2
Q T = S T+D T+R T
⑴太阳电池发电系统的设计(以某高山
气象站为例)：
当地气象地理条件：由当地气象部门提供前10年的平均数据。
纬度: 北纬 30-45 度
经度: 东经 90-120 度
海拔: 1000-4000 米
最长阴雨天: 3 天
水平面全年总辐射量为:165千卡/厘米2。
太阳电池方阵面上的总辐射为180千卡/厘米2。
负载情况
电源系统容量设计步骤:
①太阳电池组件的选型：
太阳电池选用秦皇岛华美光伏电源系统有限公司的组件
型号为：33D1312X310
开路电压：21V
短路电流：2.4A
峰值电压：17V
峰值电流：2.235A
峰值功率：38 Wp
②计算等效的峰值日照时数：
全年峰值日照时数为: 180000×0.0116=2088 小时
0.0116为将辐射量(卡/cm2)换算成峰值日照时数的换算系数:
峰值日照定义: 100毫瓦/cm2=0.1瓦/cm21 卡=4.18焦耳=4.18瓦秒 1小时=3600
秒
则: 1卡/cm2=4.18瓦秒/卡/(3600秒/小时×0.1瓦/cm2)=0.0116 小时cm2/卡
于是: 180000卡/cm2年×0.0116 小时cm2/卡=2088小时/年
平均每日峰值日照时数为：2088÷365＝5.72 小时/日
③根据系统工作电压等级确定太阳电池组件的串联数：
系统工作电压一般选择原则：户用系统为12VDC或24VDC；通信系统为48VDC；
电力系统为110VDC；大型电站为220VDC％或更高。
每块标准组件峰值电压为17V，设计为对12V 蓄电池充电，4块组件串联对48V蓄电池充电，因此，所需太阳电池的串联数为4块。
④计算每日负载耗电量为：4300Wh÷48V＝
89.6Ah
⑤计算所需太阳电池的总充电电流为：
89.6Ah×1.02/(5.72h×0.9×0.8)＝22.19A
其中： 0.9: 蓄电池的充电效率
0.8: 逆变器效率
1.02: 20年内太阳电池衰降，方阵组合损失，尘埃遮挡等综合系数。
⑥计算所需太阳电池的并联数为：
22.19A÷2.235A/块＝10块
⑦计算所需太阳电池的总功率为：
（10×4）块×38峰瓦/块＝1520 峰瓦
⑧计算所需蓄电池容量：
蓄电池选用江苏双登全密封阀控式工业用铅酸蓄电池
89.6Ah/天×3天(连续阴雨天数)÷0.68＝400Ah
0.68:蓄电池放电深度。
选用 GFM-400型蓄电池(10小时放电率的额定容量为400安时)24只（48V）。
上面的计算可以由设计软件在几分钟之内
完成，下面给出一个计算实例：
热辐射计算公式
传热学课程自学辅导资料 （热动专业） 二○○八年十月
传热学课程自学进度表 教材：《传热学》教材编者：杨世铭陶文铨出版社：高教出版时间：2006 1
注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。 2
传热学课程自学指导书 第一章绪论 一、本章的核心、重点及前后联系 （一）本章的核心 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （二）本章重点 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （三）本章前后联系 简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程 二、本章的基本概念、难点及学习方法指导 （一）本章的基本概念 1、热传导 导热（Heat Conduction）：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热。 特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。 从微观角度分析物体的导热机理： 气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。 导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。 非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。 液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。 热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。 3
热辐射的基本概念_黑体、白体、镜体、透明体
热辐射的基本概念·黑体、白体、镜体、透明体 凤谷工业炉 吸收率α=1 的物体叫做绝对黑体，简称黑体 ; 反射率ρ=1 的漫反射的物体叫做绝对白体，简称白体；反射率ρ=1 的镜面反射的物体叫做镜体; 透过率τ-1 的物体叫做绝对透明体，简称透明体。这些都是假想的物体。对于红外辐射，绝 大多数固体和液体实际上都是不透明体，但玻璃和石英等对可见光则是透明体。 注意，所谓黑体或白体，是指物体表面能全部吸收或全部反射所投射的辐射能而言，所以黑体并不一定是黑色，白体并不一定是白色。看起来是白色的表面，也可能具有黑体的性质，这是因为 : 大部分热辐射的波长在 0.1~100μ m之间，而可见光辐射能的波长约有 0.38~0.76 μm之间。 这样，如果一个表面除可见光辐射范围外对其余所有的热辐射具有很高的吸收率，则它将几乎吸收全部的投射辐射，而反射的部分只有很小的份额，从这个意 义上说，该表面近似黑体，可是，它所反射的那很小的份额都处在可见光的波长范围内，因而该表面呈现白色。例如，冰雪对人眼来说是白色的，它对可见光 是极好的反射体，但它却能几乎全部吸收红外长波辐射( α=0.96) ，接近于黑体。 对红外辐射的吸收和反射具有重要影响的，不是物体表面的颜色，而是表面的粗糙度。不管什么颜色，平整磨光面的反射率要比粗糙面高很多倍，即其吸收率要比粗糙面小得很多。 气体无反射性，ρ=0；单原子气体，对称性双原子气体等不吸收热辐射线，透过率τ=1，可称为“透明体”，或“透明介质”。空气中有蒸汽、 CO2时，就变成有吸收性的介质。 实际固体的吸收率除了与表面性质有关外，还与投人辐射的波长有关，即物体的 . 单色吸收率αλ、随投射辐射的彼长而变。
热辐射基本定律
热辐射的基本定律 ? ?smyt_1983 ?2位粉丝 ? 1楼 在工程技术中，在日常生活中，辐射换热现象是屡见不鲜的。太阳对大地的照射是最常见的辐射现象。高炉中灼热的火焰会烘烤得人们难以忍受…太阳对人造卫星的辐射，会使卫星的朝阳面的温度明显地高于卫星背阳面的温度；高温发动机部件与飞机机体之间的辐射换热严重地影响着飞机的结构与强度设计，等等。特别是近年来，人类对太阳能的利用，都大大地促进了人们对辐射换热的研究。 本章首先介绍辐射的基本特性和基本规律；然后重点讨论物体之间的辐射换热规律；最后对气体辐射换热的特点作扼要的介绍。 第一节基本概念 1－1 热辐射的本质和特征 由于不同的原因，物体能够向其所在的空间发射各种不同波长的电磁波；不同波长的电磁波具有不同的效应，人们可以利用不同波长的电磁波效应达到一定的目的。比如，人们可以利用无线电波传送信息，利用x射线穿透物质的能力进行零件探伤，利用热射线传递热能，等等。人们根据电磁波不同效应把电磁波分成若干波段。波长λ＝0.38一0.76μm的电磁波段称为可见光波段λ＝0. 76—1000 μm的电磁波段称为红外波段(一般将红外波段范围又分为近红外波段和远红外波段，近红外波段为λ＝0.7—25μm，远红外波段为λ＝25—1000μm)；波长大于1000μm的电磁波段称为无线电波段(根据其波长的不同又可分为雷达、视频和广播三个波段)；波长小于0.4μm的电磁波依次分为紫外线、x射线和Y射线等。可见光和红外线以及紫外线的一部分被物体吸收后产生热效应，即波长λ＝0.1—1000 μm范围内的电磁技能被物体吸收变为热能，因此，这一波长范围的电磁波称为热射线。因为在一般常见的工业温度条件下，其辐射波长均在这一范围，所以本课程所感兴趣的将是热射线，下面将专门讨论这一波长范围内电磁波的发射、传播和吸收的规律。 一、热辐射的本质和特点
我国太阳辐射分布详解
我国太阳辐射分布详解 我国西部太阳能的年总辐射约为140－200 Kcal/cm2·year，高于东部的80－160Kcal/cm2·year；我国东部、北部地区的年总辐射约为120－160 Kcal/cm2·year，高于南部地区的80－120 Kcal/cm2·year；我国三分之二以上的地区的年日照时数达2000小时，年总辐射大于140 Kcal/cm2?year，应用太阳能空调的前景很好。 特点：1。太阳能资源最好的地区和最差的地区，都分布在北纬22°～35°区域内。尤其是青藏高原，是我国太阳能资源最理想的地区，年辐射量达180～200Kcal/cm2·year。而四川盆地由于处在南北两股暖冷气流交汇处，云雨天气多，形成太阳能资源的低值中心。 2。在北纬30°～40°之间，太阳能资源随纬度增加而增加。 3。北纬40°以上，太阳能资源自东向西逐渐增加。 4。新疆地区太阳能资源分布由东南向西北逐渐减少。 5。台湾地区太阳能资源由东北向西南逐渐增加，海南岛太阳能资源和台湾基本相当。 太阳能利用潜力巨大太阳能资源按日照时间和太阳能辐射量的大小，大致上可分为五类。甘肃省大部分地区属于一、二类地区，太阳辐射比较丰富，平均年日照时间在２３００—２７００小时。有专家测试，在相同水量和温度的前提下，兰州市夏季每天每平方米所接受的太阳热量相当于４千瓦时电转化的热量，冬季则大约相当于２千瓦时到３千瓦时电。 其实这个太阳能的能源分布是有表格的.国内最好的是西藏,青海,最差的是四川,贵州一部 太阳辐射能量不仅具大，对于我们的生产和生活有着非常重要的影响，目前被人类利用的能量几乎都是直接或者间接来自太阳辐射的能量。所以了解和认识我国太阳辐射能分布规律对于充分利用太阳能和指导工农业生产有着重要意义。太阳辐射能分布是影响农业生产光照热量条件的重要因素，也是考试重要的知识点，因此在知识上我们既要了解太阳辐射的分布规律又要会分析太阳辐射分布不同的原因。 一、我国太阳辐射能时空分布规律 1、就时间而言，我国大部分地区们于北半球的中纬度，夏季太阳高度角大光照时间长，各个地区的太阳辐射能夏半年多于冬半年。 2、就空间而言，我国太阳辐射能分布大体上东南向西北递增。 大体上的界线，从大兴安岭向西南，，经北京西侧，兰州，昆明再折向北到西藏南部，这一条线以西、以北广大地区，太阳辐射特别丰富。 二、影响太阳辐射差异的原因分析 影响太阳辐射的因素主要包括纬度高低、地形地势、气候气象条件等方面。我们结合中国太阳年辐射总量的分布图来仔细分析贫乏区、可利用区、较丰富区、丰富区的差异的原因。整体上来看，在我国西部地区由南向北，由青藏高原丰富区向北到新疆中北部地区较丰富区过渡，体现了由于太阳高度的大小关系，太阳年辐射总量由低纬向较高纬度递减规律；东部地区从沿海地区向内陆地区，太阳年辐射总量由可利用区向较丰富区和丰富区过渡，这种和经度地带类似的变化过程，由于距海远近降水多少或者说气候气象条件影响的结果；而几乎在同一纬度地带的青藏高原由于地势较高，空气稀薄形成了丰富区，四川盆地由于盆地地形影响，形成了贫乏区。 具体到太阳年辐射总量高值和低值中心来看，高值和低值中心都处在北纬22º-35º之间，高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。青藏高原能成
第8章 热辐射基本定律和辐射特性(杨世铭,陶文栓,传热学,第四版,答案)
第8章 热辐射基本定律和辐射特性 课堂讲解 课后作业 【8-10】一等温空腔的内表面为漫射体，并维持在均匀的温度。其上有一个面积为0.022 m 的小孔，小孔面积相对于空腔内表面积可以忽略。今测得小孔向外界辐射的能量为70W ，试确定空腔内表面的温度。如果把空腔内表面全部抛光，而温度保持不变，问这一小孔向外的辐射有何影响？ 【解】小孔可以当做黑体来处理，4T A Φσ= 498.4496K 02 .01067.570 484 b =??==-A E T σ 小孔的黑体特性与空腔的内表面的性质无关，故不影响小孔向外的辐射。 【8-18】暖房的升温作用可以从玻璃的光谱穿透比变化特性解释。有一块厚为3mm 的玻璃，经测定，其对波长为0.3～2.5μm 的辐射能的穿透比为0.9，而对其他波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800K 的黑体辐射及温度为300K 的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的总穿透比。 【解】 ()()()()()()()() [] 12212 1 2 1 2 1 2 2 1 1 ~0b ~0b ~b b b b b b b b b b b b b b 0 b 9.09.0d 9 .0d 9.0d d d d d λλλλλλ λλλλλλ λλ λλλλλλλλ λ λλτλ λτλ λτλλτλλττF F F E E E E E E E E E E E E E E -==== = + + ==???????∞ ∞ T 1=5800K ，K m 174058003.011?=?=μλT ，K m 1450058005.212?=?=μλT ()0.032854 1~0b =λF ，()0.9660652~0b =λF ()()[][]0.8398899032854 .0966065.09.09.01 2 ~0b ~0b =-=-=λλτF F T 2=300K ，K m 903003.011?=?=μλT ，K m 0573005.212?=?=μλT ()0.0000288 1~0b =λF ，()0.000242~0b =λF ()()[][]0.000190080.0000288 0.000249.09.01 2 ~0b ~0b =-=-=λλτF F 【8-21】温度为310K 的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波 长的变化如附图所示。试分析，在计算与太阳能的交换时，哪些表面可以作为灰体处理？为什么？ 【解】太阳辐射能的绝大部分集中在2μm 以下的区域，温度为310K 的物体辐射能则绝大部分在6μm 以上的红外辐射，由图可见，第一种情形与第三种情形，上述波段范围内单色吸收率相同，因而可以作为灰色处理。
中国光资源分布
中国三北地区太阳能资源分布 按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区，如表1.1所示 五类地区分布图见图1.1
内蒙古太阳能资源状况： 内蒙古全区太阳能资源的分布自东部向西南增多，以巴彦淖尔市西部
及阿拉善盟最 多，太阳能总辐射量高达6490～6992兆焦耳/平方米，仅次于青藏高原，处我国的第二位。 一年之中，4～9月辐射总量与日照率都在全年的50%以上。特别是4～6月，东南季风还未推 进到内蒙古境内，所以空气干燥，阴云天气少，日照充足。内蒙古大部分年日照时数都大 于2700小时，其中： 1、巴彦淖尔市西部，日照时数为3100—3300小时。 巴彦淖尔市太阳能资源十分丰富，属我国太阳能资源富集区域。全市各地太阳年总辐 射量为198.8-208.5瓦/平方米之间，由东向西逐步增多。其中，杭锦后旗、五原为200-204 瓦/平方米之间，临河、乌中旗200瓦/平方米。各月总辐射的高值在5、6、7月，其次为8月 、4月和9月，其中5月达到极高值。5、6、7月的太阳高度角为一年中最高的时候，而5月是 降水量最少的月份，此时的云量少，晴天多，日照足，因而辐射强烈;6、7月份随云量和降 水天气的逐渐增多，总辐射量有所下降;8月为降水量多的时期，且日照时数也减少，辐射进一步减弱，其他月份由于太阳高度角低，日照时间短，比5月平均少30小时以上。
青海省位于青藏高原东北部，境内80%以上地区海拨高度3000m。大气层相对稀薄，目 光透过率高，加之气候干旱，降雨量少，无霜期长，云层遮蔽率低，故太阳能辐射资源十 分丰富。其特征为：一是年日照时间长，全省各地年日照时间达2300～3650h，年平均日照 率达60%～80%;二是光辐射强度大，省内各地的辐射总量达586×104～754×104kJ/m2·h。 三是直接辐射比例高。境内西、北部地区一般超过60%，全省直接辐射年平均值为419× 104kJ/m2·h以上。 新疆太阳能资源状况： 新疆水平表面太阳辐照度年总量为5×105～6.5×105 J / (cm2·a)，年平均值为5.8 ×105J/(cm2·a)，年总辐射量比同纬度地区高10%～15%，比长江中下游高15%～25%，仅次 于青藏高原，居全国第二位。太阳辐射峰值出现在东疆和南疆东部一带，最低值出现在博 州、阿尔泰和天山北麓部分地区，年总辐照度的区域分布大致是由东南向西北不均匀递减 。东南部太阳总辐照度多在5.8×105J/(cm2·a)以上，西北部均为5.2×105 J/(cm2·a)。
【幼儿教案】幼儿园大班科学活动《会发光的物体》教案
参考范本 【幼儿教案】幼儿园大班科学活动《会发光的物体》教案 ______年______月______日 ____________________部门
幼儿园大班科学活动教案：会发光的物体 活动目标 1、知道许多物体能发光，了解光的用途。 2、能自己制定标准并根据标准对各种光进行分类。 活动准备 1、课件-制作光的种类手册 2、提供手电筒、电池、玩具娃娃、电动玩具、积木、塑料玩具等若干，记录单、笔。 3、幼儿用书：《萤火虫找朋友》 活动过程 一、引导幼儿认识各种光源。 1、介绍材料 教师：这里有许多材料，请你们自己试一试，看看哪些东西会发光，它是怎样发光的，并将结果记录在记录单上。 2、教师引导幼儿进行探索活动，鼓励幼儿大胆尝试，并用自己的方式进行记录。
二、幼儿讨论，扩展对光的认识。 1、教师：你发现了哪些东西会发光，它是怎样发光的？ （鼓励幼儿大胆进行表述，教师用图示记录幼儿的发现。） 2、教师：除了这些东西，你还知道哪些东西会发光，它们又是怎样发光的？ （教师继续用图示记录。） 三、引导幼儿对光进行分类。 1、教师：这么多的东西都能发光，这些光一样吗？有什么不一样的地方？ 2、教师：原来每种光都互不相同，那我们怎样将它们分类呢？可以怎样分呢？ （教师引导幼儿根据讲演指定标准进行分类，如自身发光、需要电力等。） 四、师生共同讨论光的用途。 1、教师：我们认识了这么多会发光的物体，光对我们有什么作用呢？ 2、引导幼儿结合自己的生活经验，讲述光的作用。
例如：光能照明，光能传递信息，光是一种信号标志。（绿灯-前进、红灯-停止） 光能帮助人们切割和焊接、光能带给人们美好的视觉感受。 3、进一步感知体验高科技带给人们的好处。
2.1.2 热辐射的基本定律
2.1.2 热辐射的基本定律 第七章 光的量子性 本章主要介绍历史上在研究黑体辐射，光电效应和康普顿效应时，怎样打破经典理论成见，逐渐认识到光的波粒二象性，并阐述波粒二象性的含义。 §7—1 热辐射、基尔霍夫定律 一、几种不同形式的辐射 物体向外辐射将消耗本射的能量。要长期维持这种辐射，就必须不断从外面补偿能量，否则辐射就会引起物质内部的变化。在辐射过程中物质内部发生化学变化的，叫做化学发光。用外来的光或任何其它辐射不断地或预先地照射物质而使之发光的过程叫做光致发光。由场的作用引起的辐射叫场致发光。另一种辐射叫做热辐射，这种辐射在量值方面和按波长分布方面都取决全辐射体的温度。 任何温度的物体都发出一定的热辐射。 一物体 500℃左右，暗红色。随温度不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多。1500℃变成明亮的白炽光。同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成份有显著的不同。 二、辐射出射度和吸收比 从上面知道：在单位时间内从物体单位面积向各个方向所发射的，频率在νννd +→范围内的辐射能量Φd 与ν和T 有关，而且νd 足够小时，可认为与νd 成正比 ν ννd E d T T =Φ, T E ,ν是ν和T 的函数，叫做该物体在温度T 时发射频率为ν的单色辐射出射度（单色 辐出度）。它的物理意义是从物体表面单位面积发出的，频率在ν附近的单位频率间隔内的辐射功率。它反映了在不同温度下，辐射能量按频率分布的情况。单位为 s m J m W ?=22// 从特体表面单位面积上所发出的各种频率的总辐射功率，称为物体的辐射出射度。用 )(0T Φ表示： νννd E d T T T ,0 ,0 0)(??∞ ∞ =Φ=Φ )(0T Φ只是温度的函数。T E ,ν和)(0T Φ同表面情况有关。 另一方面，当辐射照射到某一不透明物体表面时，其中一部分能量将被物体散射或反射，另一部分能量则被物体所吸收。用T d ,νΦ表示频率在ν和ννd +范围内照射到温度为 T 的物体的单位面积上的辐射能量；T d ,ν Φ'表示物体单位面积上所吸收的辐射能量，则
地球表面太阳光波长以及分布
地球表面太阳光波长以及分布 太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。太阳辐射经过整层大气时，被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间，另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射太阳辐射。太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。到达地面的太阳辐射能量比大气上界小得多(全球平均45%)，在太阳光谱上能量分布在紫外光谱区几乎绝迹(0.29μm以下的紫外线几乎全部被吸收),仅剩3%左右，在可见光谱区减少到44％，而在红外光谱区增至53％。详见附图。 另外地球大气上界的太阳辐射光谱：99％以上在波长0.15～4.0微米之间。大约50％的太阳辐射能量在可见光谱（波长0.4～0.76微米），7％在紫外光谱区（波长<0.4微米），43％在红外光谱区（波长>0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0．295～2．5微米。 减反射膜的厚度经过特殊设计，刚好为入射光的波长的四分之一。计算过程如下，对于折射率为n1薄膜材料，入射光波长为λ0，则使反射最小化的薄膜厚度为d1： d1=λ0/4n1尽管，通过上面的公式，选用相应厚度、折射率膜和相应波长的光，能使反射的光减少到零，但是每一种厚度和折射率只能对应一种波长的光。在光伏应用中，人们设计薄膜的厚度和反射率，以使波长为0.6μm的光的反射率达到最小。因为这个波长的能量最接近太阳光谱能量的峰值。 如果减反射膜的折射率为膜两边的材料的折射率的几何平均数，反射将被进一步降低。即 如果镀上多层减反射膜，能减少反射率的光谱范围将非常宽。但是，对于多数商业太阳能电池来说，这样的成本通常太高。
会发光的物体
会发光的物体 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 会发光的物体 活动目标 1、知道许多物体能发光，了解光的用途。 2、能自己制定标准并根据标准对各种光进行分类。 活动准备 1、课件-制作光的种类手册 2、提供手电筒、电池、玩具娃娃、电动玩具、积木、塑料玩具等若干，记录单、笔。 3、幼儿用书：《萤火虫找朋友》 活动过程 一、引导幼儿认识各种光源。 1、介绍材料 教师：这里有许多材料，请你们自己试一试，看看哪些东西会发光，它是怎样发光的，并将结果记录在记录单上。
2、教师引导幼儿进行探索活动，鼓励幼儿大胆尝试，并用自己的方式进行记录。 二、幼儿讨论，扩展对光的认识。 1、教师：你发现了哪些东西会发光，它是怎样发光的？ （鼓励幼儿大胆进行表述，教师用图示记录幼儿的发现。） 2、教师：除了这些东西，你还知道哪些东西会发光，它们又是怎样发光的？ （教师继续用图示记录。） 三、引导幼儿对光进行分类。 1、教师：这么多的东西都能发光，这些光一样吗？有什么不一样的地方？ 2、教师：原来每种光都互不相同，那我们怎样将它们分类呢？可以怎样分呢？ （教师引导幼儿根据讲演指定标准进行分类，如自身发光、需要电力等。） 四、师生共同讨论光的用途。 1、教师：我们认识了这么多会发光
的物体，光对我们有什么作用呢？ 2、引导幼儿结合自己的生活经验，讲述光的作用。 例如：光能照明，光能传递信息，光是一种信号标志。 （绿灯-前进、红灯-停止） 光能帮助人们切割和焊接、光能带给人们美好的视觉感受。 3、进一步感知体验高科技带给人们的好处。 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢
第7章-热辐射的基本定律
第七章热辐射的基本定律 在工程技术中，在日常生活中，辐射换热现象是屡见不鲜的。太阳对大地的照射是最常见的辐射现象。高炉中灼热的火焰会烘烤得人们难以忍受‘太阳对人造卫星的辐射，会使卫星的朝阳面的温度明显地高于卫星背阳面的温度；高温发动机部件与飞机机体之间的辐射换热严重地影响着飞机的结构与强度设计，等等。特别是近年来，人类对太阳能的利用，都大大地促进了人们对辐射换热的研究。 本章首先介绍辐射的基本特性和基本规律；然后重点讨论物体之间的辐射换热规律；最后对气体辐射换热的特点作扼要的介绍。 第一节基本概念 1－1 热辐射的本质和特征 由于不同的原因，物体能够向其所在的空间发射各种不同波长的电磁波；不同波长的电磁波具有不同的效应，人们可以利用不同波长的电磁波效应达到一定的目的。比如，人们可以利用无线电波传送信息，利用x射线穿透物质的能力进行零件探伤，利用热射线传递热能，等等。人们根据电磁波不同效应把电磁波分成若干波段。波长λ＝0.38一0.76μm的电磁波段称为可见光波段λ＝0.76—1000 μm的电磁波段称为红外波段(一般将红外波段范围又分为近红外波段和远红外波段，近红外波段为λ＝0.7—25μm，远红外波段为λ＝25—1000μm)；波长大于1000μm的电磁波段称为无线电波段(根据其波长的不同又可分为雷达、视频和广播三个波段)；波长小于0.4μm的电磁波依次分为紫外线、x射线和Y射线等。可见光和红外线以及紫外线的一部分被物体吸收后产生热效应，即波长λ＝0.1—1000 μm范围内的电磁技能被物体吸收变为热能，因此，这一波长范围的电磁波称为热射线。因为在一般常见的工业温度条件下，其辐射波长均在这一范围，所以本课程所感兴趣的将是热射线，下面将专门讨论这一波长范围内电磁波的发射、传播和吸收的规律。 一、热辐射的本质和特点 1、发射辐射能是各类物质的固有特性。当原子内部的电子受温和振动时，产生交替变化的电场和磁场，发出电磁波向空间传播，这就是辐射。由于自身温度或热运动的原因面激发产生的电磁波传播，就称热辐射。显然，热辐射是电磁波，电磁波的波长范围可从几万分之一微米到数千米，它们的名称和分类如图所示。通常把λ＝0.1—100μm范围的电磁波称热射线，其中包括可见光线、部分紫外线和红外线具有波动和量子特性。 2、特点 热辐射的本质决定了热辐射过程有如下三个特点：
微题型太阳辐射的分布及其影响
精心整理一、单项选择题 地—气系统(大气和地面)吸收太阳短波辐射(能量收入)，又向外发射长波辐射(能量支出)，能量收支的差值，称为辐射差额。下图为“沿海某地多年平均辐射差额的月份分配图”。读图，回答1～2题。 1 A． 2 A B C D 午后 3 A B C D．位于150°E，昼长14小时左右 4．据图判断() A．16点地面吸收的太阳热量最多 B．地面一天中随时都在散失热量 C．气温最低时是地面散失热量最多的时刻
D．白天地面吸收的热量始终大于散失的热量 下图是“M、N两地太阳辐射的年变化示意图”。完成5～6题。 5．M地最可能位于() A．赤道B．回归线 C．极圈D．极点 6．5～7月如果N地获得的太阳辐射较低，最主要的原因可能是() A C (一月)8题。7．·日) A B C D 8 ( A．①②B．①③C．②③D．①④ 亚太经济合作组织(简称APEC)是亚太地区最具影响力的经济合作官方论坛，APEC 会议于2014年11月5日至11日在北京召开。下图为圣地亚哥(33°26′S,70°40′W)、海参崴(43°10′N,131°50′E)、巴厘岛(8°S,107°E)、北京(40°N,116°E)四个举办过
APEC会议的地区气候资料。读图回答9～10题。 9．四地区中最可能表示北京的是() A．①B．②C．③D．④ 10．造成③地区日平均日照时数5月和7月差异的主要因素是() A．太阳高度B．白昼长度 C．天气状况D．地面反射率 读“ 11～ 11 A B C D 12 A B C D 13 (1)A地太阳辐射强度明显高于其他地区，主要是因为________较高。 (2)上海的年太阳辐射总量低于旧金山，其最主要因素是() A．纬度B．洋流 C．大气环流D．地形 (3)A、B、C、D四处太阳辐射季节变化量小的是________________。 (4)根据所学知识阐述人类活动对太阳辐射有哪些影响？
太阳辐射.
太阳辐射.
太阳辐射 一、太阳辐射光谱和太阳常数 太阳辐射光谱 太阳辐射中辐射能按波长的分布，称为太阳辐射光谱，见图2.4。从图中可看出，大气上界太阳光谱能量分布曲线，与用普朗克黑体辐射公式计算出的6000K的黑体光谱能量分布曲线非常相似。因此可以把太阳辐射看作黑体辐射。太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高。根据维恩位移定律可以计算出太阳辐射峰值的波长λmax为0.475μm，这个波长在可见光的青光部分。太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（＞0.76μm）和小于可见光的紫外线（＜0.4μm）的部分少。在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。
太阳常数 太阳辐射通过星际空间到达地球表面。当日地距离为平均值，在被照亮的半个地球的大气上界，垂直于太阳光线，每秒每平方米的面积上，获得的太阳辐射能量称为太阳常数，用Rsc (Solar constant)表示，单位为（W/m2）。太阳常数是一个非常重要的常数，一切有关研究太阳辐射的问题，都要以它为参数。关于太阳常数的研究已有很长历史了，早在20世纪初，人们就已经通过各种观测手段估计它的取值，认为大约应在1350～1400W/m2之间。太阳常数虽然经多年观测，由于观测设备、技术以及理论校正方法的不同，其数值常不一致。据研究，太阳常数的变化具有周期性，这可能与太阳黑子的活动周期有关。在太阳黑子最多的年份，紫外线部分某些波长的辐射强度可为太阳黑子最少年份的20倍。近年来，气候学家指出，只要地球的长期气候发生1%的变化，就会引起太阳常数的变化。目前已有许多无人或有人操作的空间实验对太阳辐射进行直接观测，并在宇宙空间实验站设计
幼儿园大班科学教案：会发光的物体
教学资料参考范本 幼儿园大班科学教案：会发光的物体 撰写人：__________________ 部门：__________________ 时间：__________________ 活动目标： 1、知道许多物体能发光，了解光的用途。 2、能自己制定标准并根据标准对各种光进行分类。 活动准备： 1、有意识地让青年供幼儿感受太阳光的明亮和热量。事先请家长带幼儿参观星星。 2、收集有关现代科技对光的应用的录像片，如X光的应用等。 3、提供手电筒、电池、玩具娃娃、电动玩具、积木、塑料玩具等若干，记录单、笔。 4、幼儿用书：《萤火虫找朋友》 活动过程： 1、引导幼儿认识各种光源。 教师（介绍材料）：这里有许多材料，请你们自己试一试，看看哪些东西会发光，它是怎样发光的，并将结果记录在记录单上。 教师引导幼儿进行探索活动，鼓励幼儿大胆尝试，并用自己的方式进行记录。2、引导幼儿讨论，扩展对光的认识。
教师：你刚才发现了哪些东西会发光，它是怎样发光的？（鼓励幼儿大胆进行表述，教师用图示记录幼儿的发现。）教师：除了这些东西，你还知道哪些东西会发光，它们又是怎样发光的？（教师继续用图示记录。）3、通过讨论，引导幼儿对光进行分类。 教师：这么多的东西都能发光，这些光一样吗？有什么不一样的地方？ 教师：原来每种光都互不相同，那我们怎样将它们分类呢？可以怎样分呢？（教师引导幼儿根据讲演指定标准进行分类，如自身发光、需要电力等。）4、师生共同讨论光的用途。 教师：我们认识了这么多会发光的物体，光对我们有什么作用呢？引导幼儿结合自己的生活经验，讲述光的作用，例如：光能照明，光能传递信息，光是一种信号标志（绿灯-前进、红灯-停止）、光能帮助人们切割和焊接、光能带给人们美好的视觉感受……（进一步感知体验高科技带给人们的好处）。
大班科学教案《会发光的物体》
大班科学教案《会发光的物体》能自己制定标准并根据标准对各种光进行分类。以下是为大家整理的大班科学教案《会发光的物体》，欢迎大家阅读，仅供参考。 【教学目标】 1、知道许多物体能发光，了解光的用途。 2、能自己制定标准并根据标准对各种光进行分类。 【教学准备】 1、课件-制作光的种类手册。 2、提供手电筒、电池、玩具娃娃、电动玩具、积木、塑料玩具等若干，记录单、笔。 3、幼儿用书：《萤火虫找朋友》。 【教学过程】 一、引导幼儿认识各种光源。 1、介绍材料。 教师：这里有许多材料，请你们自己试一试，看看哪些东西会发光，它是怎样发光的，并将结果记录在记录单上。 2、教师引导幼儿进行探索活动，鼓励幼儿大胆尝试，并用自己的方式进行记录。 二、幼儿讨论，扩展对光的认识。 1、教师：你发现了哪些东西会发光，它是怎样发光的? (鼓励幼儿大胆进行表述，教师用图示记录幼儿的发现。)
2、教师：除了这些东西，你还知道哪些东西会发光，它们又是怎样发光的?(教师继续用图示记录。) 三、引导幼儿对光进行分类。 1、教师：这么多的东西都能发光，这些光一样吗?有什么不一样的地方? 2、教师：原来每种光都互不相同，那我们怎样将它们分类呢?可以怎样分呢? (教师引导幼儿根据讲演指定标准进行分类，如自身发光、需要电力等。) 四、师生共同讨论光的用途。 1、教师：我们认识了这么多会发光的物体，光对我们有什么作用呢? 2、引导幼儿结合自己的生活经验，讲述光的作用。 例如：光能照明，光能传递信息，光是一种信号标志。(绿灯-前进、红灯-停止)光能帮助人们切割和焊接、光能带给人们美好的视觉感受。 3、进一步感知体验高科技带给人们的好处。
热辐射的基本定理
第八章热辐射的基本定理 本章从分析热辐射的本质和特点开始，结合表面的辐射性质引出有关热辐射的一系列术语和概念，然后针对辐射规律提出了热辐射的基本定律。学习的基本要求是：理解热辐射本质和特点。有关黑体、灰体、漫射体，发射率（黑率）、吸收率的概念。理解和熟悉热辐射的基本定律，重点是斯蒂芬—玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律。了解影响实际物体表面辐射特性的因素。主要内容有： 一、作为表面的热辐射性质，主要有：对外来投射辐射所表现的吸收率、反射率、透射率和自由温度所表现出的发射率。对实际表面，这些性质既有方向性又具有光谱性，即它们既和辐射的方向有关，又和辐射的波长有关。所以实际表面的辐射性质是十分复杂的。工程上为简化计算而提出了“漫”“灰”模型：前者指各向同性的表面，即辐射与反辐射性质与方向无关；后者指表面的辐射光谱与同温度黑体的辐射光谱相似，或表面的单色吸收率不随波长而变化是一个常数。如某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，则称为“漫—灰”表面，本教材主要针对这类表面作分析计算。 二、有关黑体的概念。黑体既是一个理想的吸收体又是理想的发射体，在热辐射中可把它作为标准物体以衡量实际物体的吸收率和发射率。基于黑体是理想吸收体，如把他置于温度为T的黑空腔中，利用热平衡的原理可推论出黑体尚具有如下特性： 1、在同温度条件下，黑体具有最大的辐射力Eb，既（T）> （T）。 2、黑体的辐射力是温度的单调递增函数。 3、黑体辐射各向同性，即黑体具有漫射性质，辐射强度与方向无关，≠。 三、发射率 发射率 单色发射率 与的关系 对灰表面≠，可有= 。 四、辐射力E和辐射强度I均表示物体表面辐射本领。只要表面温度T>0 K，就会有辐射能量。前者是每单位表面积朝半球方向（0 K环境）在单位时间内所发射全波长的能量，而后者是某方向上每单位投影面积在单位时间、单位立体角内所发射的全波长能量。它们之间的关系是，对黑体。 如果是单色辐射能量，相对有单色辐射力和单色辐射强度，并有，对黑体。 五、热辐射的基本定律有： 1、普朗克定律： 2、斯蒂芬—玻尔兹曼定律： W/（m2·K4） 对灰表面 3、兰贝特定律： 或 对漫表面才有此关系。 4、基尔霍夫定律： 在热平衡条件下得出 温度不平衡条件下几种不同层次： （1）、无条件成立； （2）、漫表面成立；
热辐射的基本概念·辐射、热辐射和辐射波谱
辐射、热辐射和辐射波谱 无锡凤谷工业炉 （1）辐射、热辐射和辐射波谙 辐射是物质固有的属性。热辐射则是许多辐射现象中的一种。 辐射具有横波(电磁波)和粒子(光子)的二象性。物体的原子内部电子的振动或激发，会产生交替变化的电磁场，实现电磁波的发射和传播，或者说，会释放光子，光子以射线方式传播，直到被所遇到的其他原子吸收为止。 辐射的过程就是物体的内能转变为辐射能，以发射电磁波、或者说，以发射光子的形式对外放射，当辐射能落在另一些物体上而被吸收时，可以转化为该物体的内能增量而产生热效应、化学效应、或光电效应等。各种不同效应的产生取决于投射的电磁波的波长和受投射物体的性质。 2)热辐射及其波长 任何温度大于绝对零度的物体.都会将它的热能不断地转换为辐射能向外发射，这种由于温度的原因而发生的电磁波(光子)辐射称为热辐射。从理论上说，物体热辐射的电磁波波长可以包括电磁波的整个波谱范围，即波长从零到无穷大。然而在工业上所遇到的温度范围
内(T≤1400K)，有实际意义的热辐射波长位于波谱的0.38~1000μm之间，即在可见光与红外线范围，见表3-1。而且，热辐射的大部分能量位于0.76~20μm范围内，故红外线有时俗称热射线当热辐射线投射到受射物体而被其吸收时，就产生了加热效应。显然，当热辐射的波长大于0.76脚时，人们的眼睛将看不见它们。 3)辐射波的速率和光子的能量 各种电磁辐射波，包括热辐射线都以光速在空间进行传播。电磁波的速率等于辐射波长同其频率的乘积。 由此可见，不同的电磁波可由波长或频率来确定其性质。当辐射线从一种介质进人另一种介质而出现折射的情况下，其频率不变，而速率及波长将发生变化。 电磁波或者光子所携带的能量，即辐射能。1900年普朗克(planck)把辐射的关于波和粒子的二象性联系了起来，创立了量子学说，把光子看作一种具有能量和质量的粒子，提出了一个光子的能量为： 由此可见，光子的能量随其频率而不同。
幼儿园大班科学活动教案《会发光的物体》
教学资料参考范本 幼儿园大班科学活动教案《会发光的物体》 撰写人：__________________ 部门：__________________ 时间：__________________
大班科学活动教案：会发光的物体，希望对幼儿学习有所帮助。 活动目标 1、知道许多物体能发光，了解光的用途。 2、能自己制定标准并根据标准对各种光进行分类。 活动准备 1、课件-制作光的种类手册 2、提供手电筒、电池、玩具娃娃、电动玩具、积木、塑料玩具等若干，记录单、笔。 3、幼儿用书：《萤火虫找朋友》 活动过程 一、引导幼儿认识各种光源。 1、介绍材料 教师：这里有许多材料，请你们自己试一试，看看哪些东西会发光，它是怎样发光的，并将结果记录在记录单上。 2、教师引导幼儿进行探索活动，鼓励幼儿大胆尝试，并用自己的方式进行记录。
二、幼儿讨论，扩展对光的认识。 1、教师：你发现了哪些东西会发光，它是怎样发光的？ （鼓励幼儿大胆进行表述，教师用图示记录幼儿的发现。） 2、教师：除了这些东西，你还知道哪些东西会发光，它们又是怎样发光的？ （教师继续用图示记录。） 三、引导幼儿对光进行分类。 1、教师：这么多的东西都能发光，这些光一样吗？有什么不一样的地方？ 2、教师：原来每种光都互不相同，那我们怎样将它们分类呢？可以怎样分呢？ （教师引导幼儿根据讲演指定标准进行分类，如自身发光、需要电力等。） 四、师生共同讨论光的用途。 1、教师：我们认识了这么多会发光的物体，光对我们有什么作用呢？ 2、引导幼儿结合自己的生活经验，讲述光的作用。
例如：光能照明，光能传递信息，光是一种信号标志。（绿灯-前进、红灯-停止） 光能帮助人们切割和焊接、光能带给人们美好的视觉感受。 3、进一步感知体验高科技带给人们的好处。
光源是指自身发光的物体
光现象 1 ．光源 光源是指自身发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源．有些物体本身不发光，但由于它们能反射太阳光或其他光源射出的光，好像它们也在发光一样，不要误认为是光源，如月亮和所有行星，它们并不是物理学所指的光源．光源可分为自然光源和人造光源两类． 2 ．光的反射定律 反射定律的内容可以归纳为“三线、两角、一点”，理解此定律时要抓住一面、一点、两角、三线，即镜面、入射点、入射角、反射角、法线、入射光线、反射光线． （1）入射角、反射角是入射线或反射线与法线之间的夹角，而不是与镜面之间的夹角．（2）对于法线的意义一定要理解，它是一条假想的然而又是重要的几何线，它是用来确定在反射现象里，光线（包括入射光线和反射光线）在空间里的方位．也可以说，它是决定入射角、反射角的一条辅助线．就像平面几何中的添加辅助线一样，借助于它，关于反射的许多问题就很容易处理了．这样也给我们解应用反射定律的题目提供了一条思路：不论是由入射线求反射线，还是由反射线求入射线，或者是由入射线和反射线情况确定镜面的位置，都要首先找出法线这条关键线． （3）学习这条规律时，要注意它的逻辑性：由入射光线和镜面决定入射点，由入射点和界面决定法线，由入射光线和法线决定入射 角，然后由入射角和反射角确定反射光线的方 向．它们之间的逻辑关系可由下面网络图形象 表示： 显然是先有入射，后有反射，入射是因，反射 是果，所以在叙述光的反射定律过程中，一定要注意，不要把“反射角等于入射角”说成“入射角等于反射角”. （4）当光垂直于镜面入射时，反射光线也垂直于镜面，这时入射线、法线、反射线三线重合，但入射线和反射线的行进方向不同，这时反射角和入射角都为零，“三线”“两角”的关系仍成立，符合光的反射定律． （5）作反射光路图时，入射光线和反射光线用实线表示，且要带上箭头，以表示光行进的方向，箭头一般画在靠近光线的中间部位，法线用虚线表示．画平面镜时要能分清镜子的反射面和背面，非反射面一般用短外线表示． 3 ．光的折射规律 ①折射角、入射角都是指光线与法线的夹角，在确定入射角、折射角时法线是关键．