当前课程知识点：介质辐射传热 > 第十一章 表面辐射特性 > 第四节 表面的反射特性的描述 > Video
讨论完发射度和吸收比后
最后一个是反射比
反射比是有关表面被反射的那部分辐照的
因此反射比和两个方向有关
入射辐射方向和反射辐射方向
因此这个物理量和两个方向都有关
当一束光照射到表面上时
反射光会从不同的角度射出
我们会有一系列的方向反射比
这是反射比和吸收比 发射度不同的地方
这是投射到表面上的总辐射
可以从辐射强度计算出来
投射辐射的一部分会被吸收
剩余的会反射到所有可能的方向内
要记住反射发生在全部立体角空间内
通常只有微量的能量反射到某个方向上的
一个微小立体角内
这个微量能量份额的定义引出了反射比的定义
它由波长 入射方向 出射方向决定
是一个具有更多变量的函数
反射比被定义为反射能量
除以辐照在表面上的总辐射能
这是所有反射比特性定义的基础
从这个定义你们可以想象
这个物理量的复杂程度
不同的温度 波长 不同的入射方向
和出射方向的反射比
需要用很多的实验进行测量
这几乎是一个不可能完成的任务
反射比的复杂定义正好说明了
辐射与表面相互作用的复杂性
在处理辐射与表面作用的问题时
必须十分谨慎
因为问题里的变量太多了
反射比具有互易性
这是说当入射方向和出射方向互相交换时
反射比不变
这里负号是怎么来的呢
因为入射方向变成反射方向后
虽然还在同一个直线上
但是矢量方向要发生翻转
因此要引入负号
在某些情况下
互易性可以简化反射比的测量工作
特别说明一下
反射比nuo取值在0到无穷大之间
为什么是这个范围
因为镜反射时一个方向反射了全部的能量
虽然反射的能量有限
但反射的角度大小趋于0
自然单位立体角内的反射率就趋于无穷大了
镜反射方向反射率趋于无穷大
其他方向的反射率就没有了 全部为0
既然反射比是方向对方向
就存在从某一个方向的入射
到整个半球空间方向内的总反射
即光谱 方向半球反射比
计算半球反射比
就需要对全部反射方向上的反射比
进行积分计算
有光谱 方向-半球反射比
就有光谱 半球-方向反射比
注意标志符号的差别
定义漫反射表面
如果反射函数不依赖于入射方向和反射方向
则表面在所有方向反射相同的能量
不管入射方向如何
即光谱 方向-半球反射比
等于表面光谱反射比乘以π
对一个不透明表面
光谱 方向-半球反射比
等于1减光谱 方向吸收比
从所有可能的入射方向反射
进入一个特定方向的总反射能量
可以积分计算得到
其中用到光谱 半球辐照
是从所有方向入射辐射强度乘以入射角的
余弦的半球方向空间内的积分得到的
完全反射投入辐照
并且向各个出射方向反射相等的反射体
称为理想反射体
对于理想反射体
出射辐射强度等于投入辐照除以π
则光谱 半球-方向反射比定义为
从所有可能的入射方向反射
进入一个特定方向的总反射能量
除以投入辐照再除以π
对于漫射辐照
光谱 半球-方向反射比可从方向反射比
乘以入射角的余弦对全部入射方向的积分
计算得到
因此对于漫射辐照
根据光谱 双向反射比的互易性
光谱 半球-方向反射比
就等于光谱方向-半球反射比
就是说从半球所有方向入射而反射到
一个特定方向的能量
等于从这个特定的方向入射而反射到
所有方向的能量
即对漫射辐照
实践中非常重要的
不容易测量的方向-半球反射比
可以用不那么重要
但是容易测量的半球-方向反射比
通过以上互易关系替代测量
一般情况下
我们关心特定方向的入射
到一个表面后的反射特性
就是方向-半球反射比
这很重要
但同时测量所有方向的反射信息
不是那么容易
一般情况下
我们不会用到所有方向的入射
辐射到一个表面后
在某一个方向的反射特性
但从测量的角度是容易实现的
因为可容易通过光路的设计实现
从不同方向辐照一个表面
而从一个角度检测反射也要容易得多
从所有方向反射入所有方向的总辐照的比率
就是光谱 半球反射比
是在光谱 方向-半球反射比的基础上
对入射方向作积分计算而得
漫射辐照时所有方向入射辐射相等
光谱 半球反射比直接就是光谱
方向-半球反射比的半球空间中的均值
权重是入射方向的余弦
不透明表面的光谱 半球反射比
等于1减光谱 半球吸收比
在前面所有表面辐射特性参数的定义中
加上“总”（Total）就代表光谱积分量
就是计算全波长范围内的总特性
如总（光谱积分）双向反射函数
就是在双向反射函数的计算中的分子分母中
同时在整个波长范围内积分
把光谱双向反射函数变成总双向反射函数
总方向-半球反射比也是一样
总半球-方向反射比
和总半球反射比类似的定义
表面总辐射特性参数
对应于气体辐射特性的整体全局模型
其中不再有光谱的影响因素
所得到的特性参数
相当于灰性假设条件下的辐射特性参数
适用于采用波长无关的辐射传递方程求解
当然这样的总体参数的适用范围和精度都有限
最后我们来总结一下这些概念
这是所有定义的汇总
首先是发射度
基本发射度是光谱 方向发射度
方向平均积分后是光谱 半球发射度
基本发射度对光谱积分就是总的方向发射度
最后是同时对光谱和方向积分后的半球发射度
吸收比也类似
还有反射比与发射度只有发射方向
吸收比只有入射方向不同
反射比既包含入射 反射两个方向
因此方向积分就包含
对入射方向和反射方向的分别积分
以及同时积分
最后给出了发射度 吸收比和反射比之间
在特定条件下的相互转换关系就是相等关系
这些关系有助于我们利用最小的信息
获取更多的用于求解表面参与的
辐射传递过程计算的辐射特性参数
-第1节 热辐射的重要性
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-第2节 热辐射基本概念
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-第3节 表面对辐射的作用
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-第4节 表面双向反射分布函数及偏离镜向反射峰值现象
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-第5节 黑体
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-第6节 几个重要的基础辐射定律
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-第7节 辐射强度概念及兰贝特定律
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-第8节 发射率（黑度）及其检测举例
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-第9节 吸收率及灰体概念
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-第10节 温室效应及大气辐射
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-第11节 气体辐射换热基本概念及挑战
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-第12节 本课程教学思路及教材
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-第1节 辐射传递系统、辐射介质及辐射强度
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-第2节 辐射吸收和散射方程
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-第3节 辐射发射和散射的增强作用方程
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-第4节 一般辐射传递方程
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-第5节 几种简化条件下的辐射传递方程
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-第6节 辐射传递方程的边界条件及RTE小结
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-第7节 入射辐射、辐射热通量及辐射热源
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-第8节 热流体能量守恒方程及本章小结
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-第二章 辐射传递方程的建立和推导--第二章习题
-第1节 一维系统辐射传递分析的意义及一维平行平板介质
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-第2节 一维辐射传递方程一般形式
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-第3节 一维辐射传递方程简化形式
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-第4节 边界为黑体表面的非散射平板介质精确解
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-第5节 辐射平衡灰性非散射平板介质精确解
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-第6节 平板间介质辐射热通量及其散度计算一例
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-第7节 灰性漫射边界非散射平板介质精确解
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-第8节 几种散射平板介质精确解
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-第三章习题--作业
-第1节 光学薄近似概念
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-第2节 几种特殊的光学薄近似
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-第3节 光学薄介质辐射传递分析一例
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-第4节 光学薄近似解
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-第5节 光学厚近似的定义
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-第6节 光学厚近似的分析
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-第7节 光学厚近似解
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-第8节 本章小结
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-第四章 光学薄、光学厚概念及其近似解--第四章习题
-第1节 一般近似解的意义
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-第2节 舒斯特-史瓦西近似解
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-第3节 米尔恩-爱丁顿近似解
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-第4节 指数核近似解
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-第5节 本章小结
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-第五章 一维系统辐射传递一般近似解--第五章习题
-第一节 DOM法的概念和发展
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-第二节 DOM的基本原理
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-第三节 离散方向的选择
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-第四节 一维系统DOM求解
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-第五节 多维系统DOM法求解
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-第六节 FVM对DOM法的发展
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-第六章 辐射传递分析的离散坐标法（DOM）--第六章习题
-第一节 蒙特卡罗法的概念及其起源
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-第二节 浦丰（Buffon）问题
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-第三节 随机投点法与期望估计法
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-第四节 逆变换法：以介质吸收为例说明
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-第五节 辐射分析的蒙特卡罗法思路
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-第六节 辐射分析的蒙特卡罗法实施方法
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-第七节 蒙特卡罗法一例：READ法
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-第七章习题--作业
-第一节 为什么要做高温燃烧热辐射检测？
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-第二节 高像素辐射成像分析面临的挑战
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-第三节 二维系统辐射成像计算
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-第四节 辐射成像的快速计算方法
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-第五节 辐射成像快速算法的验证
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-第六节 漫散射边界处理及DRESOR法提出
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-第七节 DRESOR法主要研究进展
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-第八节 习题--作业
-第一节 气体辐射特性概述
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-第二节 气体辐射的物理机制
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-第三节 独立谱线的辐射计算
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-第四节 气体辐射特性数据库
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-第五节 气体辐射光谱模型概述
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-第六节 埃尔萨瑟窄带模型
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-第七节 统计窄谱带（SNB）模型
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-第八节 宽带模型
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-第九节 整体模型
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-第九章 气体辐射特性及其光谱模型--第九章习题
-第一节 粒子散射基本概念
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-第二节 粒子散射的定量描述
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-第三节 瑞利散射
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-第四节 球形粒子的米散射理论
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-第五节 大粒子辐射特性
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-第六节 粒子系辐射特性
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-第十章习题--作业
-第一节 从路面蜃景谈起
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-第二节 粗糙面大角度反射实验观察
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-第三节 表面的发射和吸收特性的描述
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-第四节 表面的反射特性的描述
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-第五节 表面辐射特性的理论分析
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-第六节 金属和非金属表面的辐射特性
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-第十一章习题--作业
-第一节 从“海市蜃楼”上蜃景谈起
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-第二节 梯度折射率介质辐射传递基本原理
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-第三节 梯度折射率介质辐射传递分析方法
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-第四节 梯度折射率介质辐射传递的DRESOR法
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-第五节 激光干涉法梯度折射率检测
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-第六节 瞬态辐射传递的时间漂移叠加法
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-第七节 瞬态辐射传递的DRESOR法
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-第十二章习题--作业
-第一节 燃烧学基本科学问题
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-第二节 热辐射对燃烧温度分布的影响
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-第三节 介质非灰性辐射模型的影响
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-第四节 湍流-辐射耦合作用（TRI）
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-第五节 燃烧反应放热的辐射传输机制
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-第六节 辐射传热对煤粉射流着火稳燃的作用
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-第十三章习题--作业
-第一节 因果律及正问题
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-第二节 反问题及辐射反问题
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-第三节 基于线性规划的二维温度场重建
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-第四节 分布参数反演的Tikhonov正则化方法
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-第五节 基于正则化的三维温度场重建
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-第六节 提高重建能力的虚拟像素法
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-第七节 温度场和辐射参数同时重建
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-第十四章习题--作业
