/ / Absolut sort legeme og dets stråling

Helt sort krop og dets stråling

En helt sort krop kaldes sådan fordiat den absorberer al stråling, der falder på den (eller rettere sagt ind i den), både i det synlige spektrum og derudover. Men hvis kroppen ikke varmer op, udsendes energien igen. Denne stråling, der udsendes af en sort krop, er af særlig interesse. De første forsøg på at studere dens egenskaber blev gjort allerede før fremkomsten af ​​selve modellen.

I det tidlige 19. århundrede eksperimenterede John Lesliemed forskellige stoffer. Som det viste sig, absorberer sort sod ikke kun alt synligt lys, der falder på det. Det udsendes i det infrarøde område meget stærkere end andre, lettere stoffer. Det var termisk stråling, der adskiller sig fra alle andre typer i flere egenskaber. Stråling af en absolut sort krop er ligevægt, homogen, forekommer uden energioverførsel og afhænger kun af kroppens temperatur.

helt sort krop
Ved en tilstrækkelig høj temperatur af objektet bliver termisk stråling synlig, og derefter får ethvert legeme, inklusive absolut sort, farve.

Sådan en unik genstand, der udsenderkun en bestemt type energi kunne ikke undlade at tiltrække opmærksomhed. Da vi taler om termisk stråling, blev de første formler og teorier om, hvordan spektret skulle se ud, foreslået inden for rammerne af termodynamik. Klassisk termodynamik var i stand til at bestemme ved hvilken bølgelængde den maksimale stråling skulle være ved en given temperatur, i hvilken retning og hvor meget den ville skifte under opvarmning og afkøling. Det var imidlertid ikke muligt at forudsige, hvad der er fordelingen af ​​energi i spektret af en sort krop ved alle bølgelængder og især i det ultraviolette område.

blackbody-stråling

I henhold til begreberne klassisk termodynamik,energi kan udstråles i alle dele, inklusive vilkårligt små. Men for at en absolut sort krop skal kunne udstråle ved korte bølgelængder, skal energien i nogle af dens partikler være meget stor, og i området med ultrakorte bølger ville den gå til uendelig. I virkeligheden er dette umuligt, uendelighed dukkede op i ligningerne og blev kaldt den ultraviolette katastrofe. Kun Plancks teori om, at energi kan udsendes i adskilte dele - kvante - hjalp til med at løse vanskelighederne. Dagens ligninger af termodynamik er specielle tilfælde af ligninger af kvantefysik.

energifordeling i sortkropsspektret

Oprindeligt var en helt sort krop repræsenteret afsom et hulrum med en smal åbning. Stråling udefra kommer ind i et sådant hulrum og absorberes af væggene. I dette tilfælde svarer strålingsspektret fra indgangen til en hule, et hul i en brønd, et vindue ind i et mørkt rum på en solskinsdag osv. Til det spektrum af stråling, som en absolut sort krop burde have. Men mest af alt falder spektrene af relikstråling fra universet og stjerner, inklusive solen, sammen med det.

Det er sikkert at sige, at jo mere iet bestemt objekt af partikler med forskellige energier, jo stærkere vil dets stråling ligne sortlegeme. Energidistributionskurven i spektret af en absolut sort krop afspejler de statistiske regelmæssigheder i systemet af disse partikler med den eneste korrektion, at den energi, der overføres under interaktioner, er diskret.