Perfekte swart liggaam en sy bestraling

Perfekte swart liggaam en sy bestraling
Perfekte swart liggaam en sy bestraling
Anonim

Die absoluut swart liggaam word so genoem omdat dit al die straling absorbeer wat daarop val (of eerder, daarin) beide in die sigbare spektrum en verder. Maar as die liggaam nie warm word nie, word die energie weer teruggestraal. Hierdie straling wat deur 'n heeltemal swart liggaam uitgestraal word, is van besondere belang. Die eerste pogings om sy eienskappe te bestudeer is selfs voor die verskyning van die model self aangewend.

In die vroeë 19de eeu het John Leslie met verskeie stowwe geëksperimenteer. Soos dit geblyk het, absorbeer swart roet nie net al die sigbare lig wat daarop val nie. Dit het in die infrarooi reeks baie sterker uitgestraal as ander, ligter, stowwe. Dit was termiese straling, wat in verskeie eienskappe van alle ander tipes verskil. Die bestraling van 'n heeltemal swart liggaam is ewewig, homogeen, vind plaas sonder energie-oordrag en hang slegs af van die temperatuur van die liggaam.

heeltemal swart lyf
heeltemal swart lyf

Wanneer die temperatuur van die voorwerp hoog genoeg is, word termiese straling sigbaar, en dan kry enige liggaam, insluitend absoluut swart, kleur.

So 'n unieke voorwerp wat net 'n sekere tipe energie uitstraal, kon nie anders as om aandag te trek nie. Aangesien ons van termiese bestraling praat, is die eerste formules en teorieë oor hoe die spektrum moet lyk binne die raamwerk van termodinamika voorgestel. Klassieke termodinamika was in staat om te bepaal by watter golflengte die maksimum straling by 'n gegewe temperatuur moet wees, in watter rigting en hoeveel dit sal verskuif wanneer dit verhit en afgekoel word. Dit was egter nie moontlik om te voorspel wat die verspreiding van energie in die swartliggaamspektrum op alle golflengtes en veral in die ultravioletreeks is nie.

swart liggaam bestraling
swart liggaam bestraling

Volgens klassieke termodinamika kan energie in enige gedeeltes vrygestel word, insluitend arbitrêr klein. Maar om 'n absoluut swart liggaam op kort golflengtes te laat uitstraal, moet die energie van sommige van sy deeltjies baie groot wees, en in die gebied van ultrakort golwe sou dit tot oneindig gaan. In werklikheid is dit onmoontlik, oneindigheid het in die vergelykings verskyn en is die ultraviolet-katastrofe genoem. Slegs Planck se teorie dat energie in diskrete gedeeltes uitgestraal kan word - kwanta - het gehelp om die probleem op te los. Vandag se vergelykings van termodinamika is spesiale gevalle van die vergelykings van kwantumfisika.

verspreiding van energie in die spektrum van 'n swart liggaam
verspreiding van energie in die spektrum van 'n swart liggaam

Aanvanklik is 'n heeltemal swart liggaam voorgestel as 'n holte met 'n nou opening. Straling van buite kom so 'n holte binne en word deur die mure geabsorbeer. Op die spektrum van bestraling, watmoet 'n absoluut swart liggaam hê, in welke geval die spektrum van bestraling vanaf die ingang na die grot, die opening van die put, die venster na die donker kamer op 'n sonnige dag, ens. Maar bowenal val die spektra van die kosmiese agtergrondstraling van die Heelal en sterre, insluitend die Son, daarmee saam.

Dit is veilig om te sê dat hoe meer deeltjies met verskillende energieë in 'n voorwerp, hoe sterker sal sy bestraling soos 'n swart liggaam lyk. Die energieverspreidingskurwe in die spektrum van 'n swart liggaam weerspieël die statistiese patrone in die sisteem van hierdie deeltjies, met die enigste regstelling dat die energie wat tydens interaksies oorgedra word diskreet is.

Aanbeveel: