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图1 德国物理学家在利用扫描热显微镜研究热传导现象时发现了一个意外现象,热辐射不是由单个原子或电子激发,而是由整个区域——大小约为100纳米的“电磁气泡”所激发的。
在空气中从热物体到冷物体的热传导可以通过各种方法产生,在没有任何导热系数和对流的真空中热传导仍然能产生辐射,例如太阳能向地球传送热量。辐射热传导功率与物体温度及表面积有关的规律(称为斯忒藩-玻耳兹曼定律)很早就已知晓,它可以在任何一本高等物理教科书中见到。
但是斯忒藩-玻耳兹曼定律具有自己的适用范围,早在20世纪70年代已查明,如果热物体与冷物体之间的距离非常小(比如几微米的间隙),则辐射热传导效率会增大数倍。这一现象的原理相当简单,热辐射是一种红外电磁波,它的波长为几十微米。在从物体表面发生热辐射时,像任何电磁波一样,会产生所谓的“近区”和“远区”。普通公式只适用于“远区”,而在“近区”——距离小于波长时,电场和磁场分布完全不同,并会引起新的效应。
在20世纪70年代研究这一效应的实验是在1微米数 < 1 > < 2 >
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