基本概念：太阳辐射和物体表面现象分析

太阳辐射通过物体表面时，同时发生吸收、透过和反射现象，如图3.2所示。

图3.2　吸收、透过和反射能量示意图

根据能量守恒原理，太阳辐射的总能量Q即为物体吸收的能量Qα、反射出去的能量Qρ和透过的能量Qτ的总和，即

由式（3.1）可得

由式（3.2）有

其中(www.xing528.com)

式中：α为吸收率，即被物体所吸收的辐射能与投射到该物体表明上的总辐射能之比。ρ为反射率，即被物体表面所反射的辐射能与投射到该物体表明上的总辐射能之比。τ为透射率，即透过物体的辐射能与投射到该物体表明上的总辐射能之比。

实践证明，气体对辐射能几乎没有反射能力，可认为反射率ρ＝0，则式（3.3）简化为

可以看出，吸收率大的气体，其透射率小。

在辐射能进入固体或液体表面后，在一个极短的距离内就被吸收完。对于金属导体，该距离仅为1μm的数量级。对于非导体，这一距离也仅为100μm。实用工程材料的厚度一般都大于这个数值，因此可认为固体和液体不允许辐射穿透，即透射率τ＝0，则式（3.3）可简化成

当物体表面较光滑，如高度磨光的金属板，其粗糙不平的尺度小于射线的波长时，物体表面对投射辐射呈镜面反射，入射角与反射角相等。当表面粗糙不平的尺度大于射线的波长时，如一般工程材料的表面，将得到扩散反射，这时表面吸收率比镜面材料的大。对工业高温下的热辐射来说，对射线的吸收和反射有重大影响的是表面粗糙度，而不是表面的颜色。例如，白色表面对太阳辐射的吸收率很低，黑色表面则相反。然而，白色表面和黑色表面对工业高温下的热辐射几乎有相同的吸收率。

定义以下几种特殊形式：全透明体，τ＝1；黑体，α＝1；白体，ρ＝1；不透明体，α＋ρ＝1。

实际常用的工程材料，大都为半透明体或不透明体。