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文档简介

黑体辐射热辐射是物体依赖于温度的电磁波发射现象。基耳霍夫指出，物体的吸收本领越大，辐射本领也越大。这揭示了研究吸收本领为1的黑体的辐射规律具有普遍意义。黑体辐射的实验规律有斯特藩玻耳兹曼定律和维恩位移定律。为了从理论上解释黑体辐射的实验规律，普朗克提出了能量子假设，开创了量子物理的研究新领域。黑体辐射的实验规律具有广泛的应用，例如测量或估算物体的温度等。本文讨论运用斯特藩玻耳兹曼定律，根据地球上的平均温度来估算太阳温度的方法。一、斯特藩玻耳兹曼定律物体表面上单位面积在单位时间内所辐射的所有波长的电磁波能量叫做总辐射本领，用E(T)表示。斯特藩玻耳兹曼定律指出，对于给定温度的黑体，总辐射本领与热力学温度的四次方成正比，即E(T)=T4其中=5.6710-8W(m2K4）为斯特藩玻尔兹曼常数。二、模型与分析将地球和太阳视为黑体，假设地球处于热辐射平衡状态（即地球吸收的太阳热辐射能量等于地球热辐射的能量），平均温度为285K。根据斯特藩玻耳兹曼定律，太阳的热辐射功率为PS= E(T S) S S =4R S 2TS 4太阳的热辐射通过地球处的强度为PS/4RSE2。由于地球半径RE远小于地球到太阳的距离RSE，所以地球在单位时间内吸收的太阳热辐射能量是半径为RSE的球面上与地球球面相交的部分热辐射功率，即PES=R E 2R S 2TS 4/ RSE2地球的热辐射功率为PE= E(T E) S E =4R E 2TE 4由PES= PE解得TS=(2 RSE / R S)1/2TE三、结果与讨论由上述分析可见，太阳温度与地球温度成正比，且与地球半径无关。已知太阳半径为RS=7.0108m，太阳到地球的距离为RSE=1.491011m，计算得太阳的温度为5880K。实验研究表明，太阳辐射谱近似服从黑体辐射谱，与单色辐射本领最大值对应的波长为m=490nm。根据维恩位移定律计算得的太阳温度约为5910K，与上述结果基本一致。这说明上述估算方法是可行的。25*40=1000参考论点：（1）物理思想与
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