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文档简介

第九章光的量子性和激光

§1热辐射1．热辐射和光的非热发射1）辐射的定义：不靠对流、（碰撞）传导，依靠发射电磁波传递能量。2）辐射（光的发射）的分类：按能量的补给方式不同，辐射分为热辐射和非热发射。3）热辐射（1）热辐射：不断加热，维持物体温度，保持持续发光。（2）平衡热辐射（温度辐射）：吸收的热量恰好等于发射减少的能量，可以用恒定的温度来描述。如太阳、白炽灯的辐射。4）非热发射（1）电致发射：电能转化为光能的发光。如日光灯、水银灯的发光过程。（2）光致发光：

用光激发发光体的发光。如荧光粉发出的荧光，磷光物质发出的磷光。（3）化学发光：由化学反应释放能量引起的发光。如磷缓慢氧化发出的光。（4）生物化学发光：生物体内的发光，如萤火虫体内荧光素氧化反应的发光。5）热辐射和非热发射的区别（1）能量补给方式不同：热辐射依靠加热补给能量，非热发射依靠电能、光能、化学能补给能量。（2）能量转化的方式不同：热辐射：辐射能来自原子或分子的无规热运动能量，不发生内部状态的改变。非热发射：辐射能来自原子或分子内部状态的改变、即能级间的跃迁辐射。（1）只要物体的温度，就有热辐射。6）热辐射的特点（2）热辐射谱是连续谱。（3）在固、液和气体中均可发生。（4）黑体辐射谱线的形状仅由温度决定。（5）是平衡状态下的辐射，也称温度辐射。辐射场的能量密度及其谱密度：单位体积内所有频率的总辐射能，单位：焦耳/立方米（）。：单位体积内在频率附近单位频率间隔中的辐射能，单位：焦耳/立方米赫兹（）辐射通量及其谱密度：：单位时间内通过辐射场中某一截面的辐射能，即通过该截面的辐射功率，单位：瓦（W）。：单位波段内的辐射通量，单位：瓦/赫兹（）。其中：是从面元发出的辐射通量的谱密度。：单位波段内的辐射本领，单位：瓦/平方米赫兹（）。辐射本领及其谱密度：：辐射源单位表面积（向半球空间）发出的辐射通量，单位：瓦/平方米（）。辐射照度及其谱密度：：照射到物体单位表面积上的辐射通量，单位：瓦/平方米（）。：单位波段内的辐射照度，单位：瓦/平方米赫兹（）。其中：是投射到面元上的辐射通量的谱密度。可以证明，在各向同性条件下：吸收本领：吸收的与照射的辐射通量的谱密度之比。是无量纲量。基尔霍夫热辐射定律基尔霍夫热辐射定律平衡热辐射中任何物体的与之比等于普适函数，与物体的性质无关。对基尔霍夫热辐射定律的解释（1）绝热腔中放置多个不同材料的物体（2）容器内部抽成真空，物体间只能通过热辐射交换能量。（3）容器壁为理想反射体，整个体系

成为孤立系。（4）系统热平衡后，处处均匀,不随时间变化。（5）且：，

平衡态下，腔内辐射场应是均匀、稳定且各向同性，因此系统中的各个物体得到的辐射照度的谱密度应当相等。即：标准能谱：与物质无关的普适函数因此有：基尔霍夫热辐射定律对热辐射现象的解释说明如下的热辐射现象：白底黑三角磁盘加热到时，白底处变暗了，黑三角处变亮了。加热前加热后

黑三角处辐射本领更大，显得更亮。白底处特点：小（也就小），但反射率高。黑三角处特点：大（也大），

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