Fysik

Strålning från en svart kropp


Svart kropp Det är en idealisk kropp som absorberar all termisk strålning. Det är därför en perfekt absorberare eftersom dess absorptionskraft är lika med 1.

Även om det är en idealisering, finns det flera sätt att få kroppar med beteende som liknar en svart kropp. Vi kan till exempel belägga varje kropp med ett oregelbundet lager av svarta pigment.

Eftersom emissivitet och absorbans är lika, enligt Kirchhoffs lag, kommer en svartkropp också att ha emissivitet lika med 1. Således är en svartkropp förutom en idealisk absorbator också en idealisk emitter.

Stefan-Boltzmanns lag för en svart kropp blir:

Varje svartkropp med samma temperatur avger termisk strålning med samma fulla intensitet. Varje strålning med en viss våglängd vid samma temperatur avges också till samma intensitet av alla svarta kroppar, oavsett material de är gjorda av.

Studiet av svarta kroppar är av stor betydelse för fysiken, eftersom den termiska strålningen de avger universellt beteende. Emissionens spektrumanalys av dessa organ var nyckeln till utvecklingen av teorierna om energikvantisering.

Grafen nedan visar intensiteten för strålning som utsänds av en svart kropp som en funktion av våglängden vid en given temperatur.

Om du tittar på diagrammet ovan är det viktigt att notera att:

  • Den utsända värmestrålningen består av många strålningar, fördelade i ett kontinuerligt våglängdsområde;
  • Det finns en strålning med en viss våglängd som avges med maximal intensitet.
  • Wien Displacement Law

    I diagrammet nedan kan vi se beteendet hos strålningar som släpps ut av en svart kropp vid två olika temperaturer.

    Övertemperatur T1 för T2, är det viktigt att notera att:

    • intensiteten för varje utsänd strålning med en given våglängd ökar såväl som den totala intensiteten för den utsända strålningen och den totala utstrålade effekten;
    • kurvens maximala punkt förskjuts när våglängden för vilken intensiteten är maximalt minskar.

    1893 demonstrerade Wilhelm Wien att den maximala punkten för kurvan I x λ förskjuts enligt uttrycket nedan, kallat wien displacement lag:

    var b är Wien-spridning konstant, vars värde är b = 2,898x10-3 m-K