/ / Corpul negru absolut și radiațiile sale

Trupul absolut negru și radiația acestuia

Un corp absolut negru este numit astfel pentru căcă absoarbe toate radiațiile care cad pe ea (sau mai bine zis, în ea), atât în ​​spectrul vizibil, cât și dincolo. Dar dacă corpul nu se încălzește, energia este re-emisă înapoi. Această radiație, emisă de un corp negru, prezintă un interes deosebit. Primele încercări de a-i studia proprietățile au fost făcute chiar înainte de apariția modelului în sine.

La începutul secolului al XIX-lea, John Leslie a experimentatcu diverse substante. După cum sa dovedit, funinginea neagră nu numai că absoarbe toată lumina vizibilă care cade pe ea. A emis în domeniul infraroșu mult mai puternic decât alte substanțe, mai ușoare. Era radiația termică, care diferă de toate celelalte tipuri prin mai multe proprietăți. Radiația unui corp absolut negru este echilibrată, omogenă, are loc fără transfer de energie și depinde doar de temperatura corpului.

corp complet negru
La o temperatură suficient de ridicată a obiectului, radiația termică devine vizibilă și apoi orice corp, inclusiv negru absolut, capătă culoare.

Un obiect atât de unic care emitedoar un anumit tip de energie nu putea să nu atragă atenţia. Întrucât vorbim despre radiația termică, primele formule și teorii despre cum ar trebui să arate spectrul au fost propuse în cadrul termodinamicii. Termodinamica clasică a putut determina la ce lungime de undă ar trebui să fie radiația maximă la o anumită temperatură, în ce direcție și cât de mult se va deplasa atunci când este încălzită și răcită. Cu toate acestea, nu a fost posibil să se prezică care este distribuția energiei în spectrul unui corp negru la toate lungimile de undă și, în special, în domeniul ultraviolet.

radiația corpului negru

Conform conceptelor termodinamicii clasice,energia poate fi radiată în orice porțiune, inclusiv în cele arbitrar mici. Dar pentru ca un corp absolut negru să poată emite la lungimi de undă scurte, energia unora dintre particulele sale trebuie să fie foarte mare, iar în regiunea undelor ultrascurte ar merge la infinit. În realitate, acest lucru este imposibil, infinitul a apărut în ecuații și a fost numit catastrofa ultravioletă. Doar teoria lui Planck conform căreia energia poate fi emisă în porțiuni discrete - cuante - a ajutat la rezolvarea dificultății. Ecuațiile de astăzi ale termodinamicii sunt cazuri speciale de ecuații ale fizicii cuantice.

distribuția energiei în spectrul corpului negru

Inițial, un corp complet negru a fost reprezentat deca o cavitate cu o deschidere îngustă. Radiațiile din exterior intră într-o astfel de cavitate și sunt absorbite de pereți. În acest caz, spectrul de radiații de la intrarea într-o peșteră, o gaură într-o fântână, o fereastră într-o cameră întunecată într-o zi însorită etc. este similar cu spectrul de radiații pe care ar trebui să-l aibă un corp absolut negru. Dar, mai ales, spectrele radiațiilor relicte ale Universului și stelelor, inclusiv Soarele, coincid cu aceasta.

Este sigur să spunem că cu cât mai mult înun anumit obiect de particule cu energii diferite, cu atât radiația sa se va asemăna mai puternică cu corpul negru. Curba de distribuție a energiei în spectrul unui corp absolut negru reflectă regularitățile statistice din sistemul acestor particule, cu singura corecție că energia transferată în timpul interacțiunilor este discretă.