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太陽光譜認識與應用_PART1

閱讀:2082      發布時間:2024-4-29
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太陽光是太陽釋放的電磁輻射的一部分。太陽的太陽輻射光譜接近于溫度約為5,800K的黑體光譜。99.9%的能量集中在紅外、可見光和紫外線區域。太陽光譜按波長順序分為五個區域。

UVC(紫外線C):此范圍為100280納米。紫外線一詞指的是輻射頻率高于紫色光的事實(因此對人眼也是看不見的)。由于大氣吸收作用,很少有UVC達到地球表面。這種輻射光譜具有滅菌特性,如用于滅菌燈。

UVB(紫外線B):UVB范圍為280315納米。它也被地球大氣層大量吸收,與UVC一起導致光化學反應產生臭氧層。它直接損害DNA并引起日曬。除了這種短期效應外,它還加速皮膚老化并明顯促進皮膚癌的發展,但也是哺乳動物皮膚合成維生素D所需的。

UVA(紫外線A):UVA范圍為315400納米。此帶對DNA的損害較小,因此在美容人工日曬(日光浴室和日光浴床)和治療牛皮癬的PUVA療法中使用。

可見光:可見光范圍為400760納米。這個范圍對肉眼可見。它也是太陽總輻射光譜中的輸出范圍。

紅外線:紅外線范圍為700納米至1毫米。它包括到達地球的電磁輻射的重要部分。科學家根據波長將紅外線范圍劃分為三種類型:紅外線 A760納米至1,400納米,紅外線 B1,400納米至3,000納米,紅外線 C3,000納米至1毫米。

太陽光譜隨著時間、大氣厚度和云層厚度等因素而變化。天空散射和周圍反射也會產生大量的漫射光。太陽光譜認識與應用_PART1

1. 大氣層以上太陽輻照度光譜(黃色)和地球表面太陽輻照度光譜(紅色)

大氣品質 (Air Mass, AM):大氣質量定義為大氣層影響地球表面接收到的陽光數量的程度。不同的大氣質量還代表不同的太陽光譜。太陽光的高度角隨時間而變化。當太陽處于不同的高度角時,光線將穿過不同厚度的大氣層,這被稱為大氣質量。

太陽光譜認識與應用_PART1

2. 不同的大氣質量代表不同的太陽光譜

大氣品質(AM)定義公式:AM 1/cosθ, 其中θ是太陽與地面之間的角度。

AM0:

大氣層外的光譜,由5,800K黑體近似,被稱為“AM0",意思是“零大氣層"。用于空間能源應用的太陽電池,如通信衛星上的太陽電池,通常使用AM0進行特性表征。

AM1:

經過大氣層到達海平面后,太陽直射時的光譜按定義被稱為“AM1"。這意味著“一個大氣層"。

AM1.5:

1.5大氣厚度對應于太陽天頂角θ=48.2°。在A.M.1.5下的日光照度為109,870勒克斯(對應A.M.1.5光譜為1000.4 W/m2)。

太陽光譜認識與應用_PART1

3. AM0 AM1.5G 的光譜參考


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