太阳辐射
第一章 太阳辐射解读
4、太阳辐射总量在空间上的变化 一天内，一般在中纬度地区，夏季太阳辐射日 总量大 ，冬季太阳辐射日总量小；中高纬度不同地 区太阳辐射日总量最大值可能出现在春季或秋季； 在低纬度地区日总量的变化不大 。 一年中，太阳辐射年总量一般随纬度的增高而 减少 。
（五）地面对太阳辐射的反射和吸收 1、地面的反射辐射:
(四)到达地面的太阳辐射强度
1、到达地面的太阳辐射的组成 经过大气减弱后 投射到地面的太阳辐射由两部分组成，即太阳直接 辐射和散射辐射。
直接辐射是指以平行光线的形式直接投射到地面的太阳辐 射。直接辐射照度是指单位面积，在单位时间内所接受的 直接辐射，用Sˊ表示。 散射辐射是指经散射后，由天空投射到地面的太阳辐射。散 射辐射照度是指单位面积，在单位时间内所接受的散射辐射， 用D表示。 直接辐射与散射辐射之和，称为总辐射。直接辐射照度与散 射辐射照度之和称为总辐照度（Q）。 即 Q = S'+ D （1-4）
（一）太阳辐射光谱
太阳辐射光谱： 太阳辐射能随波长的 分布曲线称之。 图中实线是大气上界 的太阳辐射光谱，太 阳辐射能绝大部分集 中在波长150— 4000nm之间，占太阳 辐射总能量的99%。
紫外线区 （λ<400nm） 能量占总能量 的7%，具有化 学效应，全部 到达地面有毁 灭生物的作用， 幸大气中O3层 吸收而到达地 面的极少，它 具有杀菌消毒， 促进种子萌发 的作用。
• 夏至日 太阳直射北 回归线，北半球昼长 夜短，纬度愈高，白 昼愈长，在北极圈内 （66.5°N）为24h白 昼，称极昼现象；南 半球则相反。此时， 北半球为夏季，南半 球为冬季。
化，冬短夏长，春秋介于二者间；② 夏季昼长随纬度升高而 增长，冬季昼长随纬度升高而缩短，春、秋分则不随纬度升高 而变。
太阳辐射示意图
太阳辐射示意图
太阳是我们太阳系中的恒星，由于太阳的辐射，地球上才有了温度和光线。
太
阳的辐射对地球的生态系统和气候有着深远的影响。
在太阳系中，太阳是最重要的光源，通过太阳的辐射，地球上的生物才得以生存。
太阳辐射的组成
太阳的辐射主要包括三种类型：可见光、紫外线和红外线。
其中，可见光是人
类能够看到的光线，紫外线和红外线则是人类肉眼无法直接感知到的部分。
这三种光线组成了太阳的辐射谱，通过这种辐射，太阳向地球传递能量。
太阳辐射在地球大气中的传播
太阳的辐射通过太空传播到地球大气层。
在大气中，一部分辐射被反射、散射
或吸收，而另一部分辐射穿透大气层，到达地表。
这样，地球表面就获得了太阳的光线和热量。
太阳的辐射对地球温室效应和气候变化有着至关重要的作用。
太阳辐射示意图
太阳辐射示意图是一种图示，用来展示太阳的辐射在地球大气中的传播过程。
通过太阳辐射示意图，可以清晰地了解太阳的辐射谱和在地球大气层中的不同反应。
这种视觉化的展示方式使人们更容易理解太阳的能量如何影响地球。
结语
太阳辐射示意图的制作和使用有助于增进人们对太阳辐射及其在地球大气中的
传播过程的理解。
通过对太阳辐射的认识，我们可以更好地理解太阳对地球生态系统和气候的重要性，进而采取相应的措施来保护环境和气候。
希望通过本文对太阳辐射示意图的介绍，读者能够对此有更深入的了解。
太阳辐射
（3）、局部地区
①台湾 ②雅鲁藏布江谷地 ③海南岛
描述台湾太阳 辐射总量空间 分布规律，并 分析成因？
大致由西南部向 东北部递减 ，东 部比西部少。
（天气因素）东岸位 于夏季风的迎风岸， 加上地形的影响，东 岸多阴雨；而西岸位 于背风坡，多晴天。 （纬度因素）南部纬 度较低。
例14
B
C
( 真题对接)日照时数是指每天从日出到日落之间太阳直接 照射到地面上的实际日照时间，以小时为单位。读“我国 部分地区年日照时数等值线图”，回答下列问题。
大 气 大气 增 吸收 温
地面增温
地
面 “大地暖大气”
“太阳暖大地” “大气还大地”
二、大气的受热过程
“太阳暖大地”
“大地暖大气”
“大气还大地”
想一想：近地面大气主要直接的热源是什么？ 根本来源是什么？
例：读大气受热过程示意图，回答3～6题。
3．大气中CO2浓度增加将导致 D A．A减少 B．B1增加 C．C增加 D．D增加 4．一次强烈的火山喷发可能导致 D A．A增加 B．B1增加 C．B增加 D．E增加 5．近地面大气的主要直接热源是 D A．A B．B和Bl C． C D．D 6．晚秋至第二年的早春霜冻多出现在晴朗的夜晚，与其有关的是 A A．A B．B C．Bl D．D
太阳辐射及其对地球的影响
一、概念：太阳以电磁波的形式源源不断的向外放 射能量 区分： 到达大气上界的太阳辐射 到达地表的太阳辐射 年太阳辐射 地面辐射、 大气辐射 我们通常说的太阳辐射是指到达地表的太阳辐射
太 阳 辐 射
射向宇宙空间 射向宇宙空间
大气上界 大气吸收 大 气 辐 射
射向地面
地 面 吸 收
（1）900S 南极点1月份均为白昼，日照时数多；6月（或7月） （2）低纬（或赤道）高纬（或两极） （3）从3月和9月向其它月份递减 。 （4）相反 （1分） （5）热带雨林，位于热带雨林气候，因雨量多所以生长的植物品种也多，亚寒带针叶林 是位于亚寒带，气候较寒冷与干燥，雨量也少，所以能生长的多以针叶植物为主
太阳直接辐射强度值
太阳直接辐射强度值
太阳的直接辐射强度值（或称为太阳辐照度）可以用单位面积上接收到的太阳光能量来表示。
这个值取决于地球的位置、时间和大气条件。
通常，太阳的直接辐照度被定义为单位面积上每秒接收到的太阳辐射能量。
其国际单位制符号为W/m²（瓦特/平方米）。
太阳的辐照度值会随着地球所在的纬度、季节、天气状况以及大气层的厚度等因素而有所变化。
在地球表面上，太阳的辐照度通常在100 W/m²到1000 W/m²之间，其中在赤道地区较高，在极地地区较低。
需要注意的是，太阳辐射强度值通常是指太阳直接辐射产生的能量，并不包括由大气层吸收、散射和反射等因素所减弱的能量。
影响太阳辐射的因素
影响太阳辐射的因素
影响太阳辐射的因素包括以下几个方面：
1. 时间因素：太阳辐射的强度会随着一天中的时间变化而变化。
白天太阳高度越高，太阳辐射强度越大，因此中午时太阳辐射强度最高。
2. 季节因素：太阳辐射的强度也会随着季节的变化而变化。
在赤道附近地区，太阳辐射强度相对较高；而在极地地区，太阳辐射强度相对较低。
3. 云量和大气条件：云量的多少和大气中的水蒸气、气溶胶等物质含量都会影响太阳辐射的强度。
云量多会阻碍太阳辐射的入射，从而降低太阳辐射强度。
而大气中的水蒸气和气溶胶可以散射部分太阳辐射，使其分散在大气中，降低地面接收到的辐射量。
4. 地理位置和海拔高度：地理位置和海拔高度也会影响太阳辐射的强度。
赤道附近地区由于太阳直射，太阳辐射强度较高；而高纬度地区，由于太阳斜射，太阳辐射强度较低。
此外，海拔越高，接收到的太阳辐射强度也越高。
5. 地表特性：不同的地表特性对太阳辐射的接收有不同的影响。
例如，土壤和植被表面可以吸收一部分太阳辐射，而水面可以反射一部分太阳辐射。
所以，不同的地表特性会导致太阳辐射在地表下的吸收和反射量不同。
综上所述，太阳辐射的强度受时间、季节、云量、大气条件、地理位置、海拔高度和地表特性等因素的共同影响。
太阳辐射及其影响
(3)海拔高低。海拔高，空气稀薄，大气透明
度好，固体杂质、水汽少，晴天多，到达地面的
太阳辐射多，故太阳辐射强。
(4) 日照时间长短。日照时间长，太阳辐射强。 如 1 月份，南极为极昼，北极为极夜，南极比北
极的太阳辐射强
7/41
3．我国太阳年辐射总量的空间分布
8/41
(1)我国太阳能资源的分布：高值和低值的中
4/41
(1)纬度高低——影响太阳高度角，是最主要
的因素。纬度越低，太阳高度角愈大，等量的太 阳辐射散布的面积愈小，光热愈集中，地表单位 面积上获得的太阳辐射能量愈多，太阳辐射强度 越大，如撒哈拉沙漠太阳能丰富。
反之，太阳高度角愈小，太阳辐射强度就愈
小。
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(2)天气状况。多阴雨天气的地区，日照时数
的太阳辐射能量多。
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(3)四川盆地为低值中心的原因：
①盆地地形，水汽不易散发；
②空气中水汽多，阴天、雾天较多，从而造
成日照时间短，日照强度弱，太阳能资源贫乏。
ห้องสมุดไป่ตู้11/41
4．主要来自太阳辐射的能源
煤、石油、天然气、水能等和风能、太阳
能等常规能源。
水能：是势位较高的水分子释放其势能转
化成的动能。 风能：是地表大气受热不均产生的运动，
辐射能就多。
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规律技巧总结 因此，太阳辐射的分布规律表现为：全球 年太阳辐射量大体从低纬向高纬递减，南、北 半球纬度值相同的地区太阳辐射量随月份变化 的规律相反，但不同季节表现出的结果不相同。
一般说来，低纬多，高纬少；夏季多，冬季少；
晴天强，阴天弱；地势高处太阳辐射强，地势 低处太阳辐射弱。
其能量直接来源于太阳辐射。
全国太阳辐射强度表
全国太阳辐射强度表（实用版）目录一、引言二、全国太阳辐射强度的分布情况1.总体特点2.各地区的具体情况三、太阳辐射强度的影响因素1.地理位置2.大气层状况四、太阳辐射强度的意义和应用1.对气候的影响2.对农业生产的作用3.太阳能利用五、结论正文【引言】太阳辐射强度是指太阳光线在单位时间内照射到地球上的能量，单位为瓦特/平方米（W/m）。
太阳辐射强度是地球生态系统、气候和农业生产的重要驱动因素。
本文旨在介绍全国太阳辐射强度的分布情况、影响因素及其意义和应用。
【全国太阳辐射强度的分布情况】一、总体特点我国位于亚洲东部，纬度范围广泛，从北纬 18 度至 53 度。
总体来看，我国太阳年总辐射量较高，大部分地区的太阳年总辐射量在3300-8000 兆焦耳/平方米（MJ/m）之间。
二、各地区的具体情况1.高值区：主要包括青藏高原、新疆南部、内蒙古西部等地。
这些地区的太阳年总辐射量普遍较高，最高可达 10000 兆焦耳/平方米以上。
2.中值区：主要包括华北、华东、华中、华南等地。
这些地区的太阳年总辐射量在 4000-7000 兆焦耳/平方米之间。
3.低值区：主要包括四川盆地、云南、贵州等地。
这些地区的太阳年总辐射量相对较低，一般在 3300-5000 兆焦耳/平方米之间。
【太阳辐射强度的影响因素】一、地理位置地理位置是影响太阳辐射强度的主要因素。
纬度越低，太阳高度角越大，太阳辐射强度越高；纬度越高，太阳高度角越小，太阳辐射强度越低。
此外，经度也会影响太阳辐射强度，东部沿海地区由于受海洋影响，太阳辐射强度相对较高；而西部内陆地区，由于地势高差大，大气层薄，太阳辐射强度也较高。
二、大气层状况大气层中的水汽、尘埃、气溶胶等对太阳辐射有削弱作用。
大气层状况不同，削弱程度也不同，从而影响太阳辐射强度。
【太阳辐射强度的意义和应用】一、对气候的影响太阳辐射强度是地球气候系统的主要能源，对气候的形成和变化具有重要影响。
太阳辐射强度的变化会导致地球温度的变化，从而影响气候带分布、降水、风向等。
太阳辐射的影响因素
太阳辐射的影响因素
太阳辐射的影响因素包括以下几个方面：
1. 太阳高度角：太阳高度角是指太阳在天空中的位置，它受到地理位置和时间的影响。
太阳高度角越大，太阳辐射的强度就越大，因为太阳直射地球的距离更近。
2. 天气状况：云量、雾霾、大气污染等天气条件会影响太阳辐射的强度。
云层会阻挡阳光穿过，降低太阳辐射的接收量。
3. 大气组成和厚度：大气层的组成和厚度会影响太阳辐射的穿透率。
大气中的气体和气溶胶会吸收和散射太阳辐射，使地表接收到较少的辐射。
4. 地面反射率：地表的反射率指的是地表对阳光的反射能力。
地表的反射率高，意味着较多的太阳辐射会被反射到空气中，而不被地表吸收。
5. 地理位置：不同地理位置的纬度和海拔高度会影响太阳辐射的强度。
接近赤道的地区通常会有更高的太阳辐射强度，而高海拔地区因大气压力较低、大气稀薄，太阳辐射也会较强。
6. 时间：太阳辐射的强度会随着时间的变化而变化。
在一天中，太阳辐射的强度在上午和下午较低，而在中午时分较高。
此外，太阳辐射的强度也会因为季节的改变而变化，夏季辐射强度较高，冬季辐射强度较低。
总体来说，太阳辐射的强度受到多个因素的影响，包括太阳高度角、天气状况、大气组成和厚度、地面反射率、地理位置和时间等。
这些因素的不同组合会导致不同地区和不同时间的太阳辐射差异。
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物体对辐射的吸收、 物体对辐射的吸收、反射和透射 概念 吸收率(a) 吸收率(a) ： 反射率(r) 反射率(r) ： 透射率(d) 透射率(d) ：
入 射
a=Qa/Q r=Qr/Q d=Qd/Q
反 射
吸收
透 射
a、r、d的变化 黑体：对于投射到该物体上所有波长的辐射都能全部吸 黑体： 收的物体称为绝对黑体 故有： 收的物体称为绝对黑体。故有： 绝对黑体。 a＝１，r＝d＝０。 灰体：透射率d＝０，吸收率a＝（１－r），且a不随波 吸收率a＝（１ 灰体：透射率d 长而变化的物体。 长而变化的物体。 的物体
二、太阳高度角、太阳方位角和昼长 太阳高度角、
太阳高度角 （h） 定义 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90° 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°) 水平面上太阳辐射的计算
AB CD Sm ′＝Sm ＝Smsinh sinh ABC′D′
………… (3-8) (3Sm和Sm′与h的关系图
可见光波长范围
色彩名称 紫 波长范围 0.40～0.43微米 0.40～0.43微米 0.43～0.47微米 0.43～0.47微米 0.47～0.50微米 0.47～0.50微米 0.50～0.56微米 0.50～0.56微米 0.56～0.59微米 0.56～0.59微米 0.59～0.62微米 0.59～0.62微米 0.62～0.76微米 0.62～0.76微米
斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan Boltzmann)定律 斯蒂芬—波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律 (Stefan定律 与它本身绝对温度（ 黑体的总放射能力（ 黑体的总放射能力（ET）与它本身绝对温度（T）的 四次方成正比。即： 四次方成正比。 ET ＝σT
4
…………(3 …………(3-5) (3-
说明：式中N 以度为单位， 说明：式中N°以度为单位，是距春分日或秋分日最近的总 天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。 天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。 特殊日期δ 特殊日期δ的值： 春分日(21/3)或秋分日(23/9) 春分日(21/3)或秋分日(23/9)：δ＝0° (21/3)或秋分日(23/9)： 夏至日(22/6) 夏至日(22/6)：δ＝23.5° (22/6)： 23.5° 冬至日(22/12) 冬至日(22/12)：δ＝-23.5°（23.5°S） (22/12)： 23.5° 23.5°
冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向； 冬半年内，日出东偏南方向，日没西偏南方向；且愈近冬至 日，日出日没方位愈偏南。 日出日没方位愈偏南。 南半球相反
昼长（可照时数） 昼长（可照时数）
四季的形成
昼长的变化规律 相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。 相同纬度，昼长冬短夏长，春秋介于二者之间。 夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短， 夏季昼长随纬度升高而加长，冬季昼长随纬度升高而缩短， 春、秋分则不随纬度升高而变。 秋分则不随纬度升高而变。 可照时数、 可照时数、实照时数和日照百分率 可照时数（昼长） 可照时数（昼长） 定义：不受任何遮蔽时每天从日出到日落的总时数。 定义：不受任何遮蔽时每天从日出到日落的总时数。 单位：小时、 单位：小时、分 计算公式： 计算公式：
太阳辐射强度 （太阳辐射通量密度） 太阳辐射通量密度） 太阳辐射强度及单位 定义：单位时间内投射到单位面积上的太阳辐射能量。 内投射到单位面积上的太阳辐射能量 定义：单位时间内投射到单位面积上的太阳辐射能量。 单位：Wm-2 单位： 太阳常数 （S0） 太阳常数及变化范围 定义：当地球位于日地平均距离时(约为1.496×108km)， 日地平均距离时( 1.496× km)， 定义：当地球位于日地平均距离时 约为1.496 在地球大气上界投射到垂直于太阳光线平面上的太 地球大气上界投射到垂直于太阳光线平面上的太 投射到垂直于太阳光线平面上 阳辐射强度。 阳辐射强度。
二、辐射的基本定律
基尔荷夫(kirchoff)定律(选择吸收定律) 基尔荷夫(kirchoff)定律(选择吸收定律) (kirchoff)定律 定律 在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力 在一定温度下， (eλ,T) 与物体对该波长的吸收率(aλ,T)的比值，只是温度 与物体对该波长的吸收率(a 的比值， 和波长的函数，而与物体的其它性质无关。 和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即:
第 三 章 本 章 内 容
辐射的基本知识 太阳辐 射 地面辐射差额 太阳辐射、地面辐射和大气辐射的 太阳辐射、 基本性质、 基本性质、变化规律
第一节 辐射的基本知识
一、辐射及其特性
辐射 物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式。 物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式。 辐射能 物体以辐射的方式传递交换的能量。 物体以辐射的方式传递交换的能量。 基本特性 波粒二象性
辐射通量密度（ 辐射通量密度（E）及单位 定义：单位面积上的辐射通量。 定义：单位面积上的辐射通量。 单位： Js-1m-2或Wm-2 单位： E=dF/(ds.dt)
dF ds
dF ds
辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射能力或放射能力。 辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射能力或放射能力。 辐射强度
ω的确定 ω是用角度表示的时间，每15°为一小时 是用角度表示的时间， 15° 正午： 正午：ω＝0； 上午： 上午：ω＜0； 下午： 下午：ω＞0，。 正午时刻h 正午时刻h的计算公式 h正午＝90°-φ+δ 90° …………(3 …………(3-11) (3-
太阳方位角 （A） 定义 太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。 太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。 计算公式
水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。 水平面上得到的太阳辐射能随着 的增加而增加。 的增加而增加 h的计算公式 sin h＝sinφsinδ+cosφcosδcosω h＝ …………(3 …………(3-9) (3式中：φ为观测点纬度，δ为赤纬，ω是时角。 式中： 为观测点纬度， 为赤纬， 是时角。 δ的计算 δ的含义：太阳直射点纬度(即太阳直射光线与赤道平面 含义：太阳直射点纬度( 之间的夹角) 之间的夹角)。 计算公式： 计算公式： δ＝23.5sinN° 23.5sinN° …………(3 …………(3-10) (3-
意义 物体的温度愈高， 物体的温度愈高， 放射能量最大值 的波长愈短， 的波长愈短，随 着物体温度不断 增高，最大辐射 增高， 波长由长向短位 移。 太阳辐射是短波 辐射，人、地 辐射， 面和大气辐射 是长波辐射。 是长波辐射。
不同温度下黑体辐射强度与温度的关系
第二节 太阳辐射
一、太阳辐射强度和太阳常数
波动性 波动性的反映 V＝λf 电磁波谱 …………(3 …………(3-1) (3-
不同电磁波的具体波长范围
名称 紫外线 可见光 近红外 红 外 线 中红外 远红外 超远红外 毫米波 微 波 厘米波 分米波 波长范围 100埃 0.4微米 100埃～0.4微米 0.4微米～0.76微米 0.4微米～0.76微米 微米 0.76微米～3.0微米 0.76微米～3.0微米 微米 3.0微米～6.0微米 3.0微米～6.0微米 微米 6.0微米～15微米 6.0微米～15微米 微米 15微米～1000微米 15微米～1000微米 微米 1～10毫米 10毫米 1～10厘米 10厘米 10厘米～1米 10厘米～ 厘米 橙 红 蓝 青 绿 黄
sinh sin φ sin δ cos A = cosh cosφ
式中A 式中A值： 正南：A=0 正南： 正南以西： 正南以西：A>0 正南以东： 正南以东：A<0
…………(3 …………(3-12) (3-
特殊时刻A 特殊时刻A的计算公式 日出日没时（h=0 日出日没时（h=0）
sin δ cos A = cosφ
变化范围： 1325 Wm-2 ～1457 Wm-2 变化范围： 我国采用的太阳常数值为1382 我国采用的太阳常数值为1382 Wm-2 。 太阳光量常数及范围 定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。 定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度。 范围：1.35×105～1.4×105lx 1.4× 范围：1.35×
光通量、光通量密度、照度 光通量、光通量密度、 光通量及单位 定义：表征辐射通量而产生光感觉的量。 定义：表征辐射通量而产生光感觉的量。 单位：流明（lm） 单位：流明（lm） 光通量密度及单位 定义：单位面积上的光通量。 定义：单位面积上的光通量。 单位：流明/米2（lmm-2） lm 单位：流明/ 照度及单位 定义：单位面积上接受的光通量。 定义：单位面积上接受的光通量。 单位： lx，音译为勒克斯，1 lx=1 lmm-2 lm 单位： lx，音译为勒克斯，
2ω 可照时数 = 0 15
…………(3 …………(3-14) (3ω是时角
此时： 此时： cosω＝ cosω＝-tgφtgδ 实照时数 地面上用日照计实际测量的日照时数。 地面上用日照计实际测量的日照时数。 日照百分率 实照时数 日照百分率＝ 日照百分率＝ ————— 可照时数 光照时间 ×100% ………… (3-15) (3-
式中σ 5.67× 式中σ＝5.67×10-8W.m-2.K-4为斯蒂芬—波尔兹曼常数。 斯蒂芬—波尔兹曼常数。 意义 物体温度愈高，其放射能力愈强。 物体温度愈高，其放射能力愈强。
维恩(Wien) 维恩(Wien)位移定律 (Wien)位移定律 定律 绝对黑体的放射能力最大值对应的波长( 绝对黑体的放射能力最大值对应的波长(λm) 与其本身的 绝对温度( 成反比。 绝对温度(T)成反比。即： λm＝C/T 或 λm T=C …………(3-6) …………(3如果波长以nm为单位，则常数C 如果波长以nm为单位，则常数C＝2,897×103nm K,于是 nm为单位 nm K,于是 (3-6)式为 式为： (3-6)式为： λmT＝2897×103nmK 2897×