宽波段红外诱饵药剂及辐射规律研究(3)
（a）光谱发射率分布 （b）光谱辐射度分布
图2.1.1 黑体，灰体及选择性辐射体辐射特性比较
2.2 红外辐射的基本定律
2.2.1 基尔霍夫定律
基尔霍夫定律是红外辐射的最基本原理，即：对于任何材料来说，在任意给定温度下，辐射通量密度与吸收率之比，都是一个常数，并等于该温度下绝对黑体的辐射通量密度：
（2.2.1）
其中，W为辐射源的辐射通量密度，单位W•m-2;
a为它的吸收率；
Wbb是一个常数，是黑体的发射率，单位W•m-2。
基尔霍夫定律不仅把物体的发射与吸收联系起来，而且也指出了一个好的吸收体必然是一个好的辐射体。如果某种材料的吸收率高，则发射率一定也高。那么在热平衡条件下，物体辐射的能量一定等于吸收的能量。
2.2.2 黑体辐射三大定律
（1）Plank定律
Plank定律给出了黑体辐射的光谱分布，其数据表达式为： （2.2.2）
式中，Wλ为光谱辐射通量密度，单位为W•m-2•μm-1，
T为绝对温度，单位K；
λ为波长，单位μm；
h为Plank常数，其值为6.6256×10-34W•s-1;
c为光速，值为2.997925×108m.s-1;
C1为第一辐射常数，值为3.74×104 W•μm4•m-2；
C2为第二辐射常数，值为1.438×104μm•K;
K为波尔兹曼常数，值为1.38×10-23W•s•K-1;
E为自然对数的底，值为2.718。
（2）文恩位移定律
普朗克辐射定律指出，当提高黑体温度时，辐射谱向短波方向移动。文恩位移定律则以简单形式给出了这种变化的定量关系。文恩位移定律表示对Plank公式微分，就求得黑体温度与光谱辐射通量密度的峰值波长的关系：
2.2.3）
其中，λm为光谱辐射通量密度的峰值波长，单位为μm；
b为Wein位移常数，值为2879μm•K。
（3）Stefan-Botzmann定律
Stefan-Botzmann定律表示Plank公式从零到无穷大的波长范围内积分，得到的辐射通量密度。即从1平方厘米面积的黑体，辐射到半球空间里的总辐射通量密度，其表达式为：
（2.2.4）
式中，W为辐射通量密度，单位为W•m-2;
σ为Stefan-Botzmann常数，值为5.67×10-8W•m-2•K-4[18,19]。
2.3 宽波段红外诱饵药剂设计的技术途经分析
一般来说，获取红外诱饵药剂高能量输出有三条技术途径：一是提高药剂燃烧温度；二是提高药剂质量燃烧率；三是通过药剂配方的高能量输出[20,21]。
由Plank定律，随着温度的升高，黑体光谱辐射通量密度增大。根据Stefan-Botzmann定律，辐射通量密度与温度的四次方成正比，所以通过提高药剂燃烧温度，可以显著地提高红外诱饵药剂的能量。
根据文恩位移定律，当提高黑体温度时，辐射谱向短波方向移动。而在3-5μm和8-14μm的大气窗口中，若一地提高药剂燃烧温度，则虽然3-5μm和8-14μm的能量均能提高，但辐射谱向短波方向移动，所以研制长波诱饵剂是红外诱饵系统研制中的关键技术。
由基尔霍夫定律可知，若加入能发射特定波长的添加剂，将此选择性辐射材料作为诱饵的辐射剂，模拟目标的光谱辐射分布特征。使添加剂参与燃烧反应过程，并生成相应的3-5μm和8-14μm的辐射体，以此构成能量叠加，或是添加剂自身部分在燃烧反应过程中被活化，其分子旋转振动或其原子外层电子发生能级跃迁产生了在3-5μm和8-14μm波段内的红外辐射，构成能量叠加，这样就可以提高总体辐射效能[22]。
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