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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.1.1 电磁波谱1

1.1.2 红外辐射3

1.1.3 红外辐射的基本特点4

1.2 红外物理及红外技术5

1.2.1 红外物理5

1.2.2 红外技术及应用5

第2章 辐射度学和光度学基础11

2.1 引言11

2.2 常用辐射量12

2.2.1 辐射能12

2.2.2 辐射能密度12

2.2.3 辐射功率12

2.2.4 辐射强度12

2.2.5 辐射出射度14

2.2.6 辐射亮度15

2.2.7 辐射照度16

2.3 光谱辐射量与光子辐射量17

2.3.1 光谱辐射量17

2.3.2 光子辐射量18

2.4 光度量19

2.4.1 光通量21

2.4.2 发光强度22

2.4.3 光出射度22

2.4.4 光亮度23

2.4.5 光照度23

2.4.6 发光效率24

2.5 朗伯余弦定律25

2.5.1 朗伯辐射源的辐射亮度26

2.5.2 朗伯辐射源的特征26

2.5.3 朗伯辐射源的L与M的关系27

2.6 规则辐射体的辐射量计算27

2.6.1 圆盘的辐射强度和辐射功率27

2.6.2 球面的辐射强度和辐射功率28

2.6.3 半球面的辐射强度和辐射功率28

2.6.4 点源产生的辐射照度29

2.6.5 小面源产生的辐射照度29

2.6.6 扩展源产生的辐射照度30

2.6.7 球形腔内壁的辐照度（Sumpner定理）31

2.6.8 线状辐射源产生的辐照度33

2.6.9 简单几何形状辐射体的辐射特性35

2.7 辐射在介质及光学系统中的传递36

2.7.1 辐射面之间的辐射传递36

2.7.2 辐射在介质表面的反射与透射40

2.7.3 辐射在均匀无损耗介质中的传递49

2.7.4 辐射在光学系统中的传递51

习题56

第3章 热辐射的基本规律60

3.1 发光种类简介60

3.2 基尔霍夫定律61

3.2.1 基尔霍夫定律61

3.2.2 密闭空腔中的辐射为黑体的辐射61

3.2.3 辐射亮度与能量密度的关系62

3.2.4 黑体为朗伯辐射体63

3.3 普朗克公式64

3.3.1 普朗克公式的推导64

3.3.2 普朗克公式的物理意义67

3.3.3 普朗克公式的近似67

3.3.4 用光子数表示的普朗克公式68

3.3.5 用其它变量表示的普朗克公式68

3.3.6 广义普朗克函数69

3.4 维恩位移定律70

3.4.1 维恩位移定律表示式70

3.4.2 黑体光谱辐射出射度的峰值70

3.4.3 光子辐射量的维恩位移定律71

3.4.4 维恩位移定律的广义表达式71

3.5 斯忒藩－玻耳兹曼定律及表示72

3.5.1 斯忒藩－玻耳兹曼定律72

3.5.2 用光子数表示的斯忒藩－波耳兹曼定律72

3.6 黑体辐射的简易计算73

3.6.1 黑体辐射函数73

3.6.2 计算举例74

3.7 辐射效率和辐射对比度74

3.7.1 辐射效率74

3.7.2 辐射对比度75

3.8 发射率和实际物体的辐射77

3.8.1 发射率的定义77

3.8.2 朗伯辐射体的发射率78

3.8.3 物体发射率的一般变化规律80

3.8.4 热辐射体的分类81

3.9 红外辐射测温82

3.9.1 辐射温度82

3.9.2 亮温度83

3.9.3 色温度83

习题84

第4章 红外辐射源87

4.1 黑体型辐射源87

4.1.1 Gouffé理论87

4.1.2 Devos理论92

4.2 黑体型辐射源98

4.3 实验室常用红外辐射源102

4.3.1 电热固体辐射源102

4.3.2 气体放电辐射源105

4.4 红外激光器109

4.4.1 激光的特性109

4.4.2 常用的激光器110

习题111

第5章 目标和背景的红外辐射特性112

5.1 环境红外辐射特性112

5.1.1 太阳辐射112

5.1.2 月球辐射115

5.1.3 天空背景的辐射116

5.1.4 地物的辐射118

5.1.5 海洋背景光辐射特性119

5.2 目标光辐射特性120

5.2.1 飞机红外辐射120

5.2.2 火箭红外辐射123

5.2.3 坦克红外辐射特性124

5.2.4 火炮红外辐射特性125

5.2.5 红外诱饵辐射特性125

习题126

第6章 红外辐射在大气中的传输128

6.1 地球大气的基本组成129

6.2 大气的气象条件130

6.2.1 大气温度130

6.2.2 大气压强133

6.2.3 大气密度135

6.3 大气中的主要吸收气体137

6.3.1 水蒸气137

6.3.2 二氧化碳141

6.3.3 臭氧143

6.4 大气的主要散射粒子144

6.5 大气辐射传输的一般规律146

6.6 大气的吸收衰减147

6.6.1 大气的选择吸收148

6.6.2 光谱线的展宽和线型149

6.6.3 分子的单线吸收158

6.6.4 分子的带吸收模型161

6.6.5 斜程的大气吸收169

6.6.6 表格法计算大气的吸收170

6.7 大气的散射衰减184

6.7.1 一般方程185

6.7.2 瑞利散射186

6.7.3 米氏散射187

6.7.4 散射衰减的工程计算法189

6.8 大气透过率的计算举例192

6.8.1 大气透过率的计算步骤193

6.8.2 计算举例193

6.9 清洁大气在宽谱段内的积累吸收195

6.10 大气红外辐射传输计算软件介绍196

6.10.1 软件简介196

6.10.2 MODTRAN软件199

习题206

第7章 红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量207

7.1 红外辐射测量仪器207

7.1.1 单色仪207

7.1.2 红外光谱辐射计217

7.1.3 红外分光光度计221

7.2 辐射测量系统的标定222

7.2.1 测量系统的响应度222

7.2.2 测量系统的线性响应226

7.2.3 测量系统的光谱响应227

7.3 基本辐射量的测量229

7.3.1 光谱辐射量的测量229

7.3.2 总辐射量的测量232

7.4 红外发射率的测量235

7.4.1 半球全发射率的测量235

7.4.2 法向光谱发射率的测量237

7.5 红外反射比的测量241

7.6 红外吸收比和透射比的测量243

习题244

参考文献246