什么是蘭貝特定律

　　四次方定律所確定的輻射能力是單位表面向半球空間輻射的總能量。但有多少能量可以落到另一個(gè)表面上去，就要考察一下輻射按空間方向分布的規(guī)律。如圖3-14所示，微元面dA，向微元面積dA2輻射的能量等于沿dA，法線方向所發(fā)射的能量dQ}乘以dA:所對(duì)應(yīng)的立體角dco，再乘以dA:方向與法線方向夾角滬的余弦，即式(3-35)稱(chēng)為蘭貝特定律。又稱(chēng)余弦定律。它表明黑體單位面積發(fā)出的輻射能落到空間不同方向單位立體角中的能量，正比于該方向與法線間夾角的余弦。所謂立體角的定義是符合蘭貝特定律的物體，經(jīng)過(guò)推演可以得到法線方向輻射能力為總輻射能力(即半球輻射能力的令，即應(yīng)當(dāng)指出，蘭貝特定律只是對(duì)于黑體和灰體是****的，實(shí)際表面只是近似地服從該定律，其黑度隨輻射方向而變。對(duì)于非導(dǎo)電材料，該定律在Sp=00^-600范圍內(nèi)才是**的，當(dāng)角度9p>600以后，就有偏差。對(duì)于磨光的金屬表面，只是在(p<45-時(shí)，才遵守蘭貝特定律。

　　克希荷夫定律

　　 這一定律確定了物體黑度與吸收率之間的關(guān)系，它可以從兩表面間輻射換熱的關(guān)系導(dǎo)出。設(shè)有兩個(gè)互相平行相距很近的平面(圖33-15)，每一個(gè)平面所射出的輻射能全部可以落到另一平面上。表面1是絕對(duì)黑體，表面2是灰體。兩個(gè)表面的溫度、輻射能力和吸收率分別為兀、民、人(二1)，和T，E，A。表面I輻射的能量坑，落在表面2上被吸收A民，其余(1-A)瓜反射回去，被表面1吸收;表面2輻射的能量E，落在表面1上被全部吸收。表面2熱量的收支差額為式(3-38)說(shuō)明了任何物體的輻射能力和吸收率的比值，恒等于同溫度下黑體的輻射能力。與物體表面性質(zhì)無(wú)關(guān)。僅是溫度的函數(shù)，這就是克希荷夫定律。因?yàn)楸砻?是一個(gè)任意表面，所以得出這樣的結(jié)論:任何物體的黑度等于它對(duì)黑體輻射的吸收率。也就是說(shuō)。物體的輻射能力愈大，它的吸收率就愈大，反之亦然。

　　 應(yīng)當(dāng)指出，克希荷夫定律是在兩表面處于熱平衡并且投入輻射來(lái)自黑體時(shí)導(dǎo)出的。所以確切地說(shuō)只有在熱平衡(T=To)條件下，定律才是**的。但是灰體的單色吸收率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，不論投人輻射的情況如何?；殷w的吸收率只取決于自身的情況而與外界情況無(wú)關(guān);其次，四次方定律對(duì)灰體也是適用的，黑度只與本身情況有關(guān)，且不隨溫度和波長(zhǎng)而變，也不涉及外界條件。因此，不論投人輻射是否來(lái)自黑體。也不論是否處于熱平衡狀態(tài)，灰體的黑度與吸收率數(shù)值上都是相等的。至于實(shí)際物體情況更為復(fù)雜。例如實(shí)際物體的吸收率要根據(jù)投射與吸收物體兩者的性質(zhì)和溫度來(lái)確定。這是很困難的。但一般情況下，我們都把制作深井爐工程材料在熱輻射范圍內(nèi)近似地看作灰體，克希荷夫定律也能近似地適用。