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 вълни с всякаква
дължина на вълната
и визуално има цвят.
[1]
Спектърът
на излъчване зависи единствено от неговата
температура
. Слънцето, както и другите звезди, са най-добри приближения за абсолютно черни тела
[2]
Терминът ?абсолютно черно тяло“ (съкратено АЧТ
[1]
) е въведен от
Густав Кирхоф
през 1860 година. Той изказва предположението, че тяло, което поглъща всичката светлина и не отразява никаква част от нея, при нагряване ще започне да излъчва целия
спектър
[3]
:с. 373
Дотогава за излъчването се използва законът на Релей-Джинс, в който спектралната плътност на
топлинното излъчване
е обратно пропорционална на
дължината на вълната
.
[4]
- [3]
:с. 128
Той е в съгласие с експеримента за ниски честоти (големи дължини на вълната), но при малките дължини (към виолетовата част на
видимия спектър
) води до така наречената
ултравиолетова катастрофа
.
Другият подход, предложен по-късно, е законът на Вин
[4]
- ,
от 1893 г., изведен чрез прилагане на законите на термодинамиката към
електромагнитното излъчване
и предсказващ максимум в спектралната плътност на потока на топлинно излъчване в зависимост от
температурата
. Съответното изместване на максимума към по-ниски дължини на вълните с увеличаване на температурата е наблюдавано и експериментално. Законът на работи добре за високи честоти, но не е в съгласие с експеримента за ниски.
Нито единият, нито другият закон обясняват експерименталните данни в целия спектър на топлинно излъчване. Като разбира, че методите на класическата физика не могат да обяснят разликите между теорията и експеримента,
Макс Планк
построява през 1900 година своя полуемпиричен модел. Той прави гениалното предположение, че електромагнитното лъчение не е непрекъснато, а става на малки пакети, които той нарича
кванти
или
фотони
[2]
. Това поставя началото на нова физическа теория:
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
[2]
. Според
закона на Планк
интензивността на излъчването на абсолютно черно тяло в зависимост от температурата и честотата се определя с формулата:
където
? мощността на излъчването на единица площ в диапазона от честоти
до
.
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.
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
|
- ↑
а
б
Лекции по обща астрофизика
Архив на оригинала от
2008-09-17 в
Wayback Machine
., Проф. Георги Иванов, катедра Астрономия, ФзФ,
СУ ?Св. Климент Охридски“
- ↑
а
б
в
Революциите в оптиката
, Проф.
Иван Лалов
, ФзФ, СУ ?Св. Климент Охридски“
- ↑
а
б
Спангенбърг, Рей и др. История на науката, том 2. София, Рива, 2007.
ISBN 978-954-320-118-1
. с. 439.
- ↑
а
б
www.spectralcalc.com