不对称的热辐射传播

王飞

对于可透热辐射介质的界面，受介质折射率的影响，进入介质热辐射的角度范围要大于从介质中出去的热辐射角度范围，这就是一个不对称的界面，但是进出介质至少要经过两个面，因此穿越整个介质就必须通过两个“不对称的界面”，来去正好抵消。如果消灭其中一个界面，就可以实现热辐射的单向传播，对热力学第2定律将构成威胁。

笔者发现，如果紧密接触玻璃，则该界面不再遵循原来的折射规律，也就是本来玻璃内与界面呈45度的光束要全反射的，由于玻璃污浊，该光束不再全反射，有相当数量的光直接被污物吸收，同样污物处发光也轻易进入玻璃，并不遵循折射理论。

因此，笔者认为，采用一易透红外线介质（1）与一不易透红外线介质（2）紧密连接，可以消灭其中一个“不对称的界面”，实现热能的单向传播。

图1中，热辐射由不易透红外线介质向易透红外线介质透射，由于不易透红外线介质与易透红外线介质紧密链接，因此，不易透红外线介质的热辐射无需折射直接进入易透红外线介质，当该辐射透过易透红外线介质的另一界面时，由于折射原因，部分热辐射被全反射回来，只有θ角内的热辐射才可以通过。

图2中，外界热辐射向易透红外线介质透射，由于折射原因，大部分热辐射都能进入易透红外线介质，只有β角外的少量热辐射不能进入。对比图3的情形，发现同温的左右两边，同样的热辐射，在穿越易透红外线介质边界时，发生不对称的传播行为，总体上具有部分单向传导性，能制造两边的温度的差异。

如果采用多个不对称结构串联，则可加大两边的温差。

常温物体辐射能量的红外光谱段主要集中在3～15毫微米范围内，因此一般的红外玻璃，如石英玻璃都无法满足要求，只有氯化钠、氯化钾之类的晶体才能胜任，希望有条件的单位能参与研究。