黑体又称为普朗克辐射体或完全辐射体,属于热辐射(thermal radiation)或温度辐射(temperature radiation)类型。能够完全吸收任何波长的入射辐射,并且具有最大发射率的物体称为绝对黑体,可见黑体的光谱吸收比恒等于1。绝对黑体的光谱分布特性由普朗克公式给出,即 j:
绝对黑体是一个理想的概念,在自然界中并不存在,但是可以用人工方法制造出接近于绝对黑体的人造黑体辐射源。
如图2为开有小孔B的等温腔体A,经小孔B射入容器A的光线在多次反射后才能由B射出 J。设腔体内表面的反射比为p,当第n次反射时其反射的光能为入射光能的P“倍。由于p小于1,所以当 足够大时, 就很小,即只有极少的光才能经过孔B反射出去,因此孔B的吸收比几乎等于1。这时,孔B的辐射可以近似地看作一个绝对黑体的辐射。例如,在A的内表面涂上一层吸收本领很强的黑色涂料,设其吸收比为9O%,反射比为1O%,那么经过3次反射后,它就吸收了入射光的99.9%,非常接近于绝对黑体了。
图2小孔黑体腔
温度为 的腔体A在吸收入射光辐射后,为了保持其温度不变,根据能量守恒定律,它必然要从小孔B向外辐射出能量。这种辐射的波长分布就是处于温度 的普朗克辐射。但是,其入射辐射不一定是由温度为 的物体发出的,所以由小孔B辐射出的能量的波长分布,就可能与入射辐射的分布不同。
2光度学基本概念
日常生活中,所谓光的“明亮”这一用语是在不太严密的情况下使用的。如激光器发出的光很“亮”,但作为室内照明就不具有充足的明亮度;又如采用几支荧光灯作为室内照明可以得到明亮的环境,但用一支就不够亮。通常用单位体积的质量即密度来比较物质的轻重,同样光的明亮程度也有必要用立体角、面积等进行规格化后予以比较。把定量地测定光的明亮程度的科学称为光度学(photometry);由光度学得到的规格化的明亮度量叫做光度量(photometric quantity)。
光度量都是用对应的辐射量乘光视效能得到的。辐射量是其单位为焦耳(J)、瓦特(w)等的物理量;而光度量是由视觉心理来评价物理量时得到的量,称为心理物理量(psychophysic~quantity)。光度量包括光能量、光通量、发光强度、照度、光出射度、亮度等。每个物理量都有确定的含义和单位,以下分别加以说明 。
2.1光能量(1uminous energy)Q
光能量定义为光通量与照射时间的乘积,其单位是流明·秒(1umen second),符号为lm·S。
如果光通量在照射时间之内随时间而变化,则其光能量为光通量对时间的积分。即: