
【电】 cavity radiation
empty; hollow; air; for nothing; vacancy
【计】 empty; null
【医】 keno-
【经】 for nothing
antrum; cavity
【医】 cava; cavern; caverna; cavitas; cavitat; cavity; cavum; celio-; chamber
coel-; coelio-; lumen; lumina; space; spatia; spatium
size; width of cloth
【机】 arm
discharge in a jet; fire; insinuate; send out; shoot
【医】 ray
空腔辐射 (Kōngqiāng Fúshè) / Cavity Radiation
空腔辐射,英文称为Cavity Radiation 或Blackbody Radiation(黑体辐射),是热力学与量子力学中的核心概念。它描述了一个理想化的封闭空腔(腔体)在热平衡状态下,其内壁发射和吸收电磁辐射的物理现象。该空腔处于恒定温度下,腔壁材料能完全吸收所有入射辐射(无反射),同时以连续频谱发射电磁波,其辐射特性仅取决于腔体温度,与腔壁材质无关。
热平衡与频谱分布
空腔内辐射场与腔壁达到热平衡时,辐射能量按波长(或频率)的分布遵循普朗克辐射定律(Planck's Law)。该定律由马克斯·普朗克于1900年提出,首次引入能量量子化概念,奠定了量子力学的基础。公式为:
$$
B_lambda(lambda, T) = frac{2hc}{lambda} frac{1}{e^{hc / lambda k_B T} - 1}
$$
其中 (B_lambda) 是光谱辐射率,(T) 为温度,(lambda) 为波长,(h) 为普朗克常数,(c) 为光速,(k_B) 为玻尔兹曼常数。
黑体辐射模型
空腔辐射是理想黑体(blackbody)的物理实现。黑体指能吸收所有入射辐射而无反射的物体,其辐射频谱仅由温度决定。空腔的小孔辐射近似黑体辐射,常用于实验测量。
斯特藩-玻尔兹曼定律与维恩位移定律
$$
j^* = sigma T
$$
其中 (sigma) 为斯特藩-玻尔兹曼常数。
$$
lambda
{text{max}} T = b$$
常数 (b approx 2898 mutext{m} cdot text{K})。
空腔辐射理论揭示了电磁辐射的量子本质,解释了经典电磁理论无法说明的辐射频谱现象。其应用包括:
注:因搜索结果未提供直接来源链接,以上引用基于经典物理学文献及权威机构公开定义。实际写作时可替换为可访问的学术数据库(如APS、AIP期刊)或NIST官方页面链接以符合要求。
“空腔辐射”的正确术语应为空腔辐射(用户原文中的“幅射”为笔误,正确用词为“辐射”),这一概念源于物理学中的热辐射研究,以下是详细解释:
空腔辐射指处于热平衡状态下的封闭空腔(如理想黑体)内部产生的电磁辐射。其核心特点是辐射能量仅由腔体温度决定,与腔体材料和形状无关。例如,高温炉内壁的辐射现象即符合这一模型。
若需进一步了解实验细节或历史背景,可参考热力学教材或量子物理相关文献。
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