定义
衡量物体发射和吸收热辐射的强度。
物体或表面的发射率是衡量它在发射和吸收方面与热辐射相互作用的强度的指标。 它可以具有0到1之间的值,并且可以取决于光学频率或波长,也可以取决于入射方向和光的偏振。
可能的最大发射率为1意味着入射辐射被完全吸收,在给定温度下,物体以最大强度发射热辐射。这样的物体常被称为黑体。
材料的高发射率与高吸收率相结合。
发射率较低的物体发出的光较少,但也反射或散射更多的光。 发射率和吸收率(互易原理)之间的联系由古斯塔夫·基尔霍夫的热辐射定律表示。 它可以通过考虑某些情况下的热平衡来验证。 例如,如果发射率不同但在相同温度下的两个物体交换热辐射,那么从一个物体到另一个物体的热辐射功率必须与另一个方向的功率完全相同。 否则,人们将获得可能建立温差的净能量流;这将导致违反热力学第二定律。
示例案例
普通无涂层窗玻璃在可见光谱范围内具有相当低的发射率;它既不吸收也不发射这种辐射,但在很大程度上传输它。 然而,四个长波长,这种玻璃的发射率变得相当大(超过0.8)。 这就是与室温周围的热能交换相关的内容。 因此,未镀膜的窗玻璃会通过热辐射而不仅仅是空气对流而损失大量热量。 有一些低辐射涂层可以改善窗户的隔热性能 - 除了热传导之外,还可以减少热排放。
对于加热器或辐射冷却器,通常希望具有高发射率,以便可以在设备的较低温度下释放所需的热功率。 同样,红外区域的发射率是相关的,而不是可见光的发射率。 通过适当的涂层,加热器可以看起来是白色的,但在红外线中具有很高的发射率。
通过热辐射进行远程温度传感必须基于对发射率的了解。
热成像方法通常用于远程温度传感,例如用于检测建筑物的能量损失或热机器部件的温度。 在这里,需要考虑到热辐射的强度不仅取决于温度,还取决于材料的发射率。 幸运的是,许多建筑材料的发射率相对较高,因此接收到的辐射强度主要取决于物体的温度,而不是过多地取决于入射热辐射的强度。