Абсолютно черно тяло

Абсолютно черното тяло (АЧТ) е идеализиран модел, абстракция, използвана в термодинамиката и представлява тяло в термодинамично равновесие (т.е. има изотропно излъчване), което поглъща електромагнитно излъчване в целия диапазон (всички дължини на вълната) и не отразява нищо. Това обаче не означава, че тялото не излъчва. То може да излъчва всяка дължина на вълната и визуално има цвят..Спектърът на излъчване зависи единствено от неговата температура. Слънцето, както и другите звезди, са най-добри приближения за абсолютно черни тела

Терминът „абсолютно черно тяло“ (съкратено АЧТ) е въведен от Густав Кирхоф през 1862 година. По това време съществуват два модела за излъчването на абсолютно черно тяло. Единият е със закона на Релей-Джинс.

$~E(\nu,T)=\frac{2\pi kT\nu^2}{c^2}$

Той е в съгласие с експеримента за ниски честоти (големи дължини на вълната), но при малките дължини води до така наречената ултравиолетова катастрофа. Другият е със закона на Вин

$\lambda_{\max}=\frac{0{,}002898}{T}$,

който работи добре за високи честоти, но не е в съгласие с експеримента за ниски.

През 1900 година Макс Планк построява полуемпиричен модел, като разбира, че методите на класическата физика не могат да обяснят разликите между теорията и експеримента. Той прави гениалното предположение, че електромагнитното лъчение не е непрекъснато, а на малки пакети, които той нарича кванти или фотони. Това дава началото на квантовата механика, която успява да даде обяснение на топлинното излъчване на абсолютно черно тяло. Хипотезата на Планк за квантуването на електромагнитното лъчение е в основата на тази теория. Според закона на Планк интензивността на излъчването на абсолютно черно тяло в зависимост от температурата и честотата се определя с формулата:

$I(\nu) = \frac{2 \pi h \nu^3}{c^2} \frac{1}{e^{h \nu/ kT}-1}$

където $I(\nu)d\nu$ — мощността на излъчването на единица площ в диапазона от честоти $\nu$ до $\nu+d\nu$.

Цвят на излъчването

Цветът (дължината на вълната или честотата) на излъчената от нагрявано тяло светлина зависи от температурата или с други думи спектърът на излъчване се мени с температурата.

С намаляване на температурата, максимумът на излъчване на абсолютно черното тяло отива към по-високите дължини на вълната. Черната крива представя излъчването на абсолютно черното тяло, според класическия закон на Релей-Джинс, според който обаче енергията на малките дължини на вълната на електромагнитното лъчение е безкрайна

Температурен интервал в Келвини	Цвят
до 1000	Червен
1000—1500	Оранжев
1500—2000	Жълт
2000—4000	Бледожълт
4000—5500	Жълтобял
5500—7000	Бял
7000—9000	Синкавобял
9000—15000	Синьобял
15000—∞	Син

Външни препратки

• Абсолютно черно тяло
• Топлинно излъчване