维恩位移定律的定律的推导?简述维恩位移定律在遥感中有何意义
本文目录
- 维恩位移定律的定律的推导
- 简述维恩位移定律在遥感中有何意义
- 维恩位移定律的定律的应用
- 黑体辐射实验的黑体辐射定律
- 维恩位移定律的频率形式
- 如何从普朗克黑体公式推导出 韦恩位移公式来
- 简述红外辐射中的维恩位移定律和斯-玻定律,并说明各自所阐述的侧重点是什么
- 什么是热辐射,热辐射有哪5个基本定律
- 气候气象学维恩位移定律是什么意思
- 黑体辐射三大定律
维恩位移定律的定律的推导
虽然威廉·维恩提出本定律的时间是在普朗克黑体辐射定律出现之前的1893年,且过程完全基于对实验数据的经验总结,但可以证明,本定律是更为广义的普朗克黑体辐射定律的一个直接推论。根据普朗克定律,以波长为自变量的黑体辐射能流密度谱为:为求出使得M取得最大值的λ,令M(λ)对λ的导数为0若定义无量纲(又称“无因次”)变量则方程的解无法表示成初等函数(为郎伯W函数),但能否得到精确解并不影响本推导过程。可以很容易用数值方法得到x(无量纲)将解代入x的表达式,可得:.其中λ单位为纳米,温度单位为开尔文。本定律的频率形式也可通过类似的方法推得,只要将作为出发点的普朗克定律写成频率形式即可。利用普朗克黑体辐射公式中的M对λ微分,令其为零,可得λ=b/T,即为证明过程。
简述维恩位移定律在遥感中有何意义
维恩位移定律对遥感实践的指导意义:黑体辐射光谱中最强辐射的波长λmax与黑体绝对温度T成反比:λmax˙T = b(b为常数,b=2.898×10-3m·k)。例如:随着温度的升高,辐射能量的峰值往短波方向移动;选择波段进行观测地物,比如要对晚上的河流进行观测,知道他的温度,然后加273计算绝对温度,再由公式计算最佳观测波段。
维恩位移定律的定律的应用
维恩位移定律有许多实际的应用,例如通过测定星体的谱线的分布来确定其热力学温度;也可以通过比较物体表面不同区域的颜色变化情况,来确定物体表面的温度分布,这种以图形表示出热力学温度分布又称为热象图。利用热象图的遥感技术可以监测森林防火,也可以用来监测人体某些部位的病变。热象图的应用范围日益广泛,在宇航、工业、医学、军事等方面应用前景很好。
黑体辐射实验的黑体辐射定律
黑体辐射的光谱分析——普朗克辐射定律 1900年,对热力学有长期研究的德国物理学家普朗克综合了维恩公式和瑞利-琼斯公式,利用内插法,引入了一个自己的常数,结果得到一个公式,而这个公式与实验结果精确相符,它就是普朗克公式,即普朗克辐射定律。此定律用光谱辐射度表示。 第一辐射常数C1 =2πhc2= 3.74×10-16 (瓦×米2) 第二辐射常数C2 =hc/K=1.4398´10-2(米×开尔文)K—玻尔兹曼常数 黑体的频谱亮度随波长的变化关系曲线图。每一条曲线上都标出黑体的绝对温度。 与诸曲线的最大值相交的对角直线表示维恩位移线 。 维恩位移定律 即光谱亮度的最大值的波长λ,与它的绝对温度T成反比:λmax=A/T 而A为一常数,即维恩常数,A=2.896´10-3 (米×开尔文) L max=4.10T5´10-6(瓦特/米3.球面角.开尔文5) 随温度的升高,绝对黑体光谱亮度的最大值的波长向短波方向移动。
维恩位移定律的频率形式
用f 表示频率,单位赫兹,则维恩位移定律可表示为以下频率形式是数值求解最大值方程得到的常数; k 为玻尔兹曼常数, h 为普朗克常数, T 为绝对温度(单位开尔文) 需要注意的是,以上频率形式中的辐射能流密度定义为“通过单位面积、单位宽度的频率带在单位时间中辐射出的能量”,而波长形式的辐射能流密度则定义为“通过单位面积、单位宽度的波长范围在单位时间中辐射出的能量”,因此fmax和λmax对应的并不是同一个辐射峰。所以 fmax和波长形式中的 λmax不满足频率×波长=波速 的关系式,即:其中c 表示光速。
如何从普朗克黑体公式推导出 韦恩位移公式来
B(λ,T)=8πhc/{λ^5*}先求B(λ,T)的最大值,也就是说求λ5*的最小值对λ^5*求导可以得到(对λ求导):5λ^4*+λ^5*e^(hc/λKT)*(hc/KT)(-1/λ^2)=0化简可得:5λ*-hc/(KT)*e^(hc/λKT)=0最后可得:e^(-hc/KTλ)+1/5*hc/KTλ=1令:hc/KTλ=x方程可以化为:e^(-x)+1/5*x=1解出,x=4.965就是说,hc/KTλ=4.965所以,Tλ=hc/(K*4.965)=0.2041hc/K=b(韦恩常量)这里的波长λ就是使得B(λ,T)最大的波长.所以,韦恩位移公式就是:λmax*T=b=0.2041hc/K说明:h表示普朗克常量,c表示真空中光速,K(应该是KB)表示玻尔兹曼常数.
简述红外辐射中的维恩位移定律和斯-玻定律,并说明各自所阐述的侧重点是什么
维恩位移定律对遥感实践的指导意义:黑体辐射光谱中最强辐射的波长λmax与黑体绝对温度T成反比:λmax˙T = b(b为常数,b=2.898×10-3m·k)。例如:随着温度的升高,辐射能量的峰值往短波方向移动;选择波段进行观测地物,比如要对晚上的河流进行观测,知道他的温度,然后加273计算绝对温度,再由公式计算最佳观测波段。
什么是热辐射,热辐射有哪5个基本定律
热辐射有4个重要定律。热辐射,其重要规律有4个:基尔霍夫辐射定律、普朗克辐射分布定律、斯蒂藩-玻耳兹曼定律、维恩位移定律。这4个定律,有时统称为热辐射定律。热辐射,物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热量传递的3种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射,温度愈高,辐射出的总能量就愈大,短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱,波长覆盖范围理论上可从0直至∞,一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。由于电磁波的传播无需任何介质,所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。
气候气象学维恩位移定律是什么意思
根据维恩位移定律:λ(m)T=b(b=0.002897m·K)可以得到太阳表面的色温;斯提芬—波尔兹曼黑体辐射定律:B(T)=δT4 (W·m-2 );δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4;得到的为太阳辐射通量密度;有了辐射通量密度B(T),太阳辐射能量为F(T)=B(T)*太阳表面积;经过一个日地距离S的球面,为地球表面的所接收的太阳辐射密度:f(T)=F(T)/4πS^2在地表辐射平衡,即f(T)*πr^2=F(Td)=δ(Td)^4*4πr^2,其中Td为地表温度,r为地球半径综上:所需数据位:地球半径r、太阳半径R、日地距离S,其他的均为常数
黑体辐射三大定律
黑体辐射三大定律:普朗克辐射定律,维恩位移定律,斯忒藩波尔兹定律。
1、普朗克辐射定律
黑体辐射定律是德国物理学家普朗克(Max Planck)于1900年所创的。普朗克辐射定律,是公认的物体间热力传导基本法则,认为单位面积单位时间辐射功率和温度的四次方成正比,比值是5.67×10-8 W·m^-2 ·K^-4。
虽然有物理学家怀疑此定律在两个物体极度接近时不能成立,但始终无法证明和提出实证。美国麻省理工学院(MIT)2009年7月30日宣布,该校动力工程学华裔教授陈刚与其团队的研究,首次打破“黑体辐射定律”的公式,证实物体在极度近距时的热力传导,可以高到定律公式所预测的一千倍之多。
2、维恩位移定律
黑体光谱辐射出射度MU 随波长连续变化,某一辐射温度下对应的一条曲线有一个极大值,即该辐射温度下黑体的峰值辐射出射度,峰值所对应的波长叫峰值波长)。对于连续曲线,由数学知识可知,对其求导并令其为零,可求出曲线的极值点。
3、斯忒藩波尔兹定律
黑体的辐射特性只与黑体的绝对温度有关。各条曲线彼此不相交,温度越高,在所有波长上的光谱辐射出射度也越大。反之亦然。由积分概念可知,图1中每条曲线下的面积代表黑体在给定温度下总的辐射出射度。
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