黑体
时间: 2021-02-23 16:13
基本信息
中文名
黑体
拼音
hēi tǐ
注音
ㄏㄟ ㄊㄧˇ
目录
1定义
2类型
3名称
4公式
5结构
6定律
7模型
折叠编辑本段定义
“黑体”及中文字体的一种，关于 "黑体"一词由于有多种义项，可以有各种理解，特此分为以下几类。自然界并不存在绝对黑体。绝对黑体是一个理想化的参考模型。
折叠编辑本段类型
黑体字又称方体或等线体，没有衬线装饰，字形端庄，笔画横平竖直，笔迹全部一样粗细，结构醒目严密，笔划粗壮有力，撇捺等笔画不尖，使人易于阅读。由于其醒目的特点，常用于标题，导语，标志等等。
黑体适用于标题或需要引起注意的醒目按语或批注。汉字的黑体是在现代印刷术传入东方后依据西文无衬线体中的黑体所创造的。由于汉字笔划多，小字的黑体清晰度较差，所以一开始主要用于文章标题。
但随著制字技术的精进，已有许多适用于正文的黑体字型。在中文中，没有衬线的字体通常称为黑体，这时这个词的范畴和无衬线字体(Sans-serif)是类似的。所以在中文字体中常用“黑体”，在西文中常用“无衬线体”的称呼。而宋体就可以被称作衬线字体。 “黑体”在日文中被称为Goshikku-tai（直译即“哥特体”）。
折叠编辑本段名称
粗体在不正式的的场合里常常也被叫做“黑体”，造成了中文指称的混乱。另外需要注意的是，Windows附带的黑体是由北京中易中标电子信息技术有限公司制作的一个字体。“黑体”是一类字体的总称，有很多字体都属于这个范畴，而中易黑体只是众多黑体中的一种。不应该和字体的“黑体”混淆。
在微软Windows Vista发布之前，中文操作系统的默认字体是宋体或者细明体，他们都属于衬线字体，无论从审美角度还是从眼睛的感受都不及作为无衬线字体的微软雅黑体或者微软正黑体，因为笔划上过多的点缀（笔划末端的小三角）很容易造成视觉疲劳（尤其是显示在屏幕上）。而很早以前，苹果公司就很有远见的使用华文细黑作为其系统的默认字体。
此外，在手机等一些移动设备上仍然在大量使用宋体，如摩托罗拉等。索尼爱立信的某些机型已经改采用幼圆体作为系统字体。
折叠编辑本段公式
对各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于 1的理想辐射体。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式表示：
为绝对黑体的光谱辐射出射度 (瓦/厘米·微米)。其积分辐射出射度RB为 RB＝
T
=5.669606×10(W/cm·K)，是斯忒藩-玻耳兹曼常数；T为绝对温度。理想的绝对黑体是不存在的,但可以制作接近于理想的黑体。取一等温容器，内壁涂黑，开一小孔，光线一旦进入小孔，在内壁几次反射后几乎完全被吸收，这一小孔近似于黑体。黑体的有效发射率接近1,接近的程度与容器的形状、开孔的大小、内壁的发射率和温度均匀度等因素有关。
折叠编辑本段结构
精心设计的黑体用作标准的辐射源。中等温度的黑体结构。 一个标准黑体必须选择合适的腔体形状，并计算其有效发射率，严格控制腔体的温度及其均匀性，精确测定其温度值和光阑的面积。控制温度均匀性的较好办法，是采用热管技术。上述结构的黑体，光阑孔径不可能很大，一般直径为几十毫米。大面积的黑体采用蜂窝结构。
黑体 (热力学)
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。 黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关。
折叠编辑本段定律
基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。用公式表达如下：
Er =α*Eo
Er——物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能；
α——该物体对辐射能的吸收系数；
Eo——等价于黑体在相同温度下发射的能量，它是常数。
普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为
B(λ，T)=2hc2 /λ5 ·1/exp(hc/λRT)-1
B(λ，T)—黑体的光谱辐射亮度(W，m-2 ，Sr-1 ，μm-1 )
λ—辐射波长(μm)
T—黑体绝对温度(K、T=t+273k)
C—光速(2.998×108 m·s-1 )
h—普朗克常数， 6.626×10-34 J·S
K—波尔兹曼常数(Bolfzmann)， 1.380×10-23 J·K-1 基本物理常数
由图2.2可以看出：
①在一定温度下，黑体的谱辐射亮度存在一个极值，这个极值的位置与温度有关， 这就是维恩位移定律(Wien)
λm T=2.898×103 (μm·K)
λm —最大黑体谱辐射亮度处的波长(μm)
T—黑体的绝对温度(K)
根据维恩定律，我们可以估算，当T～6000K时，λm ～0.48μm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处。
当T～300K， λm～9.6μm，这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处。
②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度绝对大于低温黑体的谱辐射亮度，不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处。
如果把B(λ，T)对所有的波长积分，同时也对各个辐射方向积分，那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann)，绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T)
B(T)=δT4 (W·m-2 )
δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4
但现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长， 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内， 真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、 环境因素及观测条件。如果发射率与波长无关，那么可把物体叫作灰体(grey body)， 否则叫选择性辐射体。
折叠编辑本段模型
黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界并不存在黑体，但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并在空腔上开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射，而每经历一次吸收，辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一样的性质。值得指出的是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就越接近黑体。若这个比值小于0.6%，当内壁吸收率为60%时，计算表明，小孔的吸收率可达99.6%。应用这种原理建立的黑体模型，在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都十分有用。
中文名
黑体
拼音
hēi tǐ
注音
ㄏㄟ ㄊㄧˇ
目录
1定义
2类型
3名称
4公式
5结构
6定律
7模型
折叠编辑本段定义
“黑体”及中文字体的一种，关于 "黑体"一词由于有多种义项，可以有各种理解，特此分为以下几类。自然界并不存在绝对黑体。绝对黑体是一个理想化的参考模型。
折叠编辑本段类型
黑体字又称方体或等线体，没有衬线装饰，字形端庄，笔画横平竖直，笔迹全部一样粗细，结构醒目严密，笔划粗壮有力，撇捺等笔画不尖，使人易于阅读。由于其醒目的特点，常用于标题，导语，标志等等。
黑体适用于标题或需要引起注意的醒目按语或批注。汉字的黑体是在现代印刷术传入东方后依据西文无衬线体中的黑体所创造的。由于汉字笔划多，小字的黑体清晰度较差，所以一开始主要用于文章标题。
但随著制字技术的精进，已有许多适用于正文的黑体字型。在中文中，没有衬线的字体通常称为黑体，这时这个词的范畴和无衬线字体(Sans-serif)是类似的。所以在中文字体中常用“黑体”，在西文中常用“无衬线体”的称呼。而宋体就可以被称作衬线字体。 “黑体”在日文中被称为Goshikku-tai（直译即“哥特体”）。
折叠编辑本段名称
粗体在不正式的的场合里常常也被叫做“黑体”，造成了中文指称的混乱。另外需要注意的是，Windows附带的黑体是由北京中易中标电子信息技术有限公司制作的一个字体。“黑体”是一类字体的总称，有很多字体都属于这个范畴，而中易黑体只是众多黑体中的一种。不应该和字体的“黑体”混淆。
在微软Windows Vista发布之前，中文操作系统的默认字体是宋体或者细明体，他们都属于衬线字体，无论从审美角度还是从眼睛的感受都不及作为无衬线字体的微软雅黑体或者微软正黑体，因为笔划上过多的点缀（笔划末端的小三角）很容易造成视觉疲劳（尤其是显示在屏幕上）。而很早以前，苹果公司就很有远见的使用华文细黑作为其系统的默认字体。
此外，在手机等一些移动设备上仍然在大量使用宋体，如摩托罗拉等。索尼爱立信的某些机型已经改采用幼圆体作为系统字体。
折叠编辑本段公式
对各种波长的电磁辐射的吸收系数恒等于 1的理想辐射体。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式表示：
为绝对黑体的光谱辐射出射度 (瓦/厘米·微米)。其积分辐射出射度RB为 RB＝
T
=5.669606×10(W/cm·K)，是斯忒藩-玻耳兹曼常数；T为绝对温度。理想的绝对黑体是不存在的,但可以制作接近于理想的黑体。取一等温容器，内壁涂黑，开一小孔，光线一旦进入小孔，在内壁几次反射后几乎完全被吸收，这一小孔近似于黑体。黑体的有效发射率接近1,接近的程度与容器的形状、开孔的大小、内壁的发射率和温度均匀度等因素有关。
折叠编辑本段结构
精心设计的黑体用作标准的辐射源。中等温度的黑体结构。 一个标准黑体必须选择合适的腔体形状，并计算其有效发射率，严格控制腔体的温度及其均匀性，精确测定其温度值和光阑的面积。控制温度均匀性的较好办法，是采用热管技术。上述结构的黑体，光阑孔径不可能很大，一般直径为几十毫米。大面积的黑体采用蜂窝结构。
黑体 (热力学)
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。 黑体辐射情况只与其温度有关,与组成材料无关。
折叠编辑本段定律
基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。用公式表达如下：
Er =α*Eo
Er——物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能；
α——该物体对辐射能的吸收系数；
Eo——等价于黑体在相同温度下发射的能量，它是常数。
普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为
B(λ，T)=2hc2 /λ5 ·1/exp(hc/λRT)-1
B(λ，T)—黑体的光谱辐射亮度(W，m-2 ，Sr-1 ，μm-1 )
λ—辐射波长(μm)
T—黑体绝对温度(K、T=t+273k)
C—光速(2.998×108 m·s-1 )
h—普朗克常数， 6.626×10-34 J·S
K—波尔兹曼常数(Bolfzmann)， 1.380×10-23 J·K-1 基本物理常数
由图2.2可以看出：
①在一定温度下，黑体的谱辐射亮度存在一个极值，这个极值的位置与温度有关， 这就是维恩位移定律(Wien)
λm T=2.898×103 (μm·K)
λm —最大黑体谱辐射亮度处的波长(μm)
T—黑体的绝对温度(K)
根据维恩定律，我们可以估算，当T～6000K时，λm ～0.48μm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处。
当T～300K， λm～9.6μm，这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处。
②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度绝对大于低温黑体的谱辐射亮度，不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处。
如果把B(λ，T)对所有的波长积分，同时也对各个辐射方向积分，那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann)，绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T)
B(T)=δT4 (W·m-2 )
δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4
但现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长， 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内， 真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、 环境因素及观测条件。如果发射率与波长无关，那么可把物体叫作灰体(grey body)， 否则叫选择性辐射体。
折叠编辑本段模型
黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界并不存在黑体，但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并在空腔上开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射，而每经历一次吸收，辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一样的性质。值得指出的是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就越接近黑体。若这个比值小于0.6%，当内壁吸收率为60%时，计算表明，小孔的吸收率可达99.6%。应用这种原理建立的黑体模型，在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都十分有用。