Випромінювання чорного тіла
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
Випромінювання чорного тіла — теплове електромагнітне випромінювання всередині або навколо тіла, що перебуває в термодинамічній рівновазі з навколишнім середовищем, яке випромінює чорне тіло (ідеалізоване непрозоре тіло, що не відбиває світло). Має певний безперервний спектр довжин хвиль, обернено пов’язаний з інтенсивністю, який залежить лише від температури тіла, яка для розрахунків і теорії вважається однорідною та постійною[1][2][3][4].
Ідеально ізольований корпус, який перебуває в тепловій рівновазі, містить випромінювання абсолютно чорного тіла і випромінює його через отвір, зроблений у його стінці, за умови, що отвір досить малий, щоб мати незначний вплив на рівновагу.
Теплове випромінювання, що спонтанно випромінюється багатьма звичайними об'єктами, можна наближено вважати випромінюванням чорного тіла.
Особливо важливо, хоча планети та зірки (включаючи Землю та Сонце) не перебувають ні в тепловій рівновазі з навколишнім середовищем, ні ідеально чорними тілами, випромінювання чорного тіла все ще є хорошим першим наближенням для енергії, яку вони випромінюють. Таким чином, сонячне випромінювання, яке фільтрується земною атмосферою, характеризує «денне світло», яке люди (також більшість інших тварин) еволюціонували для використання для зору[5].
Чорне тіло при кімнатній температурі (23 °C (296 K; 73 °F)) випромінює переважно в інфрачервоному спектрі, який не сприймається людським оком[6], але може відчуватися деякими рептиліями. Коли температура об’єкта зростає приблизно до 500 °C (773 K; 932 °F), спектр випромінювання стає сильнішим і поширюється на область зору людини, а об’єкт виглядає тьмяно-червоним. У міру подальшого підвищення температури він випромінює все більше помаранчевого, жовтого, зеленого та синього світла (і, зрештою, понад фіолетове, ультрафіолетове).
Лампи з вольфрамовою ниткою мають безперервний спектр чорного тіла з холоднішою колірною температурою, близько 2 700 K (2 430 °C; 4 400 °F), який також випромінює значну енергію в інфрачервоному діапазоні. Сучасні люмінесцентні та світлодіодні лампи, які є більш ефективними, не мають безперервного спектру випромінювання чорного тіла, а випромінюють безпосередньо або використовують комбінації люмінофорів, які випромінюють кілька вузьких спектрів.
Чорні діри є майже ідеальними чорними тілами в тому сенсі, що вони поглинають усе випромінювання, яке на них падає. Було припущено, що вони випромінюють випромінювання чорного тіла (так зване випромінювання Хокінга) з температурою, яка залежить від маси чорної діри[7].
Термін чорне тіло був введений Густавом Кірхгофом у 1860 році[8]. Випромінювання чорного тіла також називають тепловим випромінюванням, випромінюванням порожнини, повним випромінюванням або температурним випромінюванням.