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亮度溫度
來源:互聯網

亮度溫度是在有效波長λ=0.65μm與標準燈絲亮度平衡時所測定的溫度,當物體的光譜輻射率λε與溫度為Tb的黑體光譜輻射率相同時,黑體的溫度Tb稱為該物體的亮度溫度Ts。根據測得的物體發射的某波長的輻射率,由PLANK定律,估計出物體的溫度,成為亮度溫度,通常低于物體的實際溫度。亮度溫度(英語明度 溫度)或亮溫度是一種表達物體在特定頻率ν的輻射強度的假想溫度。這個概念被廣泛地用在電波天文學行星科學中。亮度溫度并不是通常意義上的溫度,其表征了輻射強度,且依賴于輻射機制,因此與輻射體的物理溫度有很大差別。非熱能源也可以擁有非常高的亮溫度,例如脈沖星的亮溫度可以達到10^26K。對于典型的氦激光器的輻射,其能量在60mW,相干長度20cm,集中在直徑為10μm的點上,它的亮溫度接近14×10^9K。

描述

用眼睛觀測劇熱物體 (如鋼水、白熾燈泡的燈絲等) 的顏色和亮度來估計劇熱物體的溫度顯然是不可靠的,因此引入亮度溫度。其是為了描述實際物體自身的輻射特性,根據亮度相等原理等效出來的,也就是說,亮度溫度并不是物體本身的實際溫度,而是物體輻射強度的代名詞,所以其雖然有溫度的量綱,但是不具有溫度的物理含義。可以理解為光和物質達到平衡所表現出的現象:物質達到平衡,所以可以用一個溫度來描述物質的狀態;光和物質的相互作用很強,通過這一點,也可以用一個溫度來描述光的狀態。

原理

(1)黑體輻射

黑體是一個理想化了的物體,它能夠吸收外來的全部電磁輻射,并且不會有任何的反射與透射。黑體輻射實際上是黑體的熱輻射。黑體輻射能量隨波長和溫度的變化。

(2)亮度溫度與實際溫度的關系

根據亮度溫度的定義及黑體輻射能量的分布定律,可以找到非黑體的亮度溫度和其實際溫度之間的關系,即:

式中為非黑體的實際溫度; 為非黑體的亮度溫度;

可據上式由亮度溫度計算出真實溫度。根據上圖看出,當溫度不超過3 000 K時,黑體輻射能量的極大值位于紅外部分,所以通常選在6 600處,如果已知亮度比值,則可以由上式從亮溫度求得物體的實際溫度。很多物質的的值由實驗測定。

在實際測溫中,被測物體的真實溫度通常是一確定的值。這樣,物體的亮度溫度是一個與波長相聯系的量。一般說來,所取的波長愈長,則測得的亮度溫度愈低;而波長愈短,則亮度溫度愈高。因此,實際物體的亮度溫度值只有在注明其相應波長數值的情況下才是有意義的。

在相同的溫度與波長下,實際物體的熱輻射總比黑體輻射小;而在具有相同熱輻射的條件下,黑體溫度必然低于實際物體的實際溫度。

參考資料 >

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