如何仿真物体的热辐射？

[gsun]

有用户希望仿真器件的热辐射特性，例如黑体辐射曲线：

遗憾的是，DEVICE的HEAT求解的是固体内部的热传导方程，不是热辐射方程，因此无法仿真热辐射特性。

Device初学者: 热学仿真原理和步骤

DEVICE 热学仿真求解的是固体中的热传导方程、电流方程、载流子密度和高斯定律等 ，基本输出量是温度、电压、焦耳热等。 基本热传导方程 [image] 其中，ρ是质量密度(mass density kg/m3)， cp是热容量（比热容量） (specific heat J/kg.K)， k是热导率 (thermal conductivity W/m.K)（K是开尔文）， Q 是所加的热能交换率heat energy transfer rate (W/m3)。第一项代表温度的时间变化率，第二项代表温度梯度造成的热能流。T是时间（瞬态情况下）和空间的函数，而其它参数则随材料而变，是空间的函数。 当通过电极等施加电压后，同时需要求解这个物质方程[image] 这里，ρ 是载流子密度(charge density 1/m3)（不要和上面的质量密度混淆）， σ 是电导率(electrical conductivity 1/Ohm.m)，ε是静态介电常数（DC permittivity）。 施加电压、电流密度和电场的关系是 [image] 与载流子的关系 [image] 通过高…

但是，根据基尔霍夫定律，物体的吸收本领等于辐射本领，因此可以用FDTD来仿真，参见这个例子 https://kb.lumerical.com/en/nanophotonic_applications_thermal_emission.html

[Junyu_Li]

分享一下我的学习经验！
仿真热辐射的核心思路在于—— 根据**基尔霍夫定律**，吸收率=发射率！
通过1-T-R=A 计算吸收率,从而得到发射率；再将吸收率乘以当前温度下的黑体辐射曲线（由普朗克公式得出）换算成辐射强度的功率谱密度。

如下两图所示！（下图中单位可能要注意）

[gsun]

@Junyu_Li Thanks!
“再将吸收率乘以当前温度下的黑体辐射曲线（由普朗克公式得出）换算成辐射强度的功率谱密度。”
这就是为什么一般线性光学仿真用CWnorm，即归一化（相对值）的原因：因为仿真结果与仿真光源的频谱没有关系了，因此只要知道实际光源的频谱，直接相乘就得到实际光源照明下的绝对结果。