Perpektong itim na katawan at ang radiation nito

Perpektong itim na katawan at ang radiation nito
Perpektong itim na katawan at ang radiation nito
Anonim

Tinatawag na ganoon ang ganap na itim na katawan dahil sinisipsip nito ang lahat ng radiation na bumabagsak dito (o sa halip, dito) kapwa sa nakikitang spectrum at higit pa. Ngunit kung ang katawan ay hindi uminit, ang enerhiya ay muling ibinabalik. Ang radiation na ito na ibinubuga ng isang ganap na itim na katawan ay partikular na interes. Ang mga unang pagtatangka na pag-aralan ang mga katangian nito ay ginawa bago pa man lumitaw ang mismong modelo.

Noong unang bahagi ng ika-19 na siglo, nag-eksperimento si John Leslie sa iba't ibang substance. Tulad ng nangyari, ang itim na uling ay hindi lamang sumisipsip ng lahat ng nakikitang liwanag na bumabagsak dito. Nag-radiated ito sa infrared range na mas malakas kaysa sa iba, mas magaan, na mga substance. Ito ay thermal radiation, na naiiba sa lahat ng iba pang uri sa ilang mga katangian. Ang radiation ng isang ganap na itim na katawan ay equilibrium, homogenous, nangyayari nang walang paglipat ng enerhiya at nakadepende lamang sa temperatura ng katawan.

ganap na itim na katawan
ganap na itim na katawan

Kapag ang temperatura ng bagay ay sapat na mataas, ang thermal radiation ay makikita, at pagkatapos ang anumang katawan, kabilang ang ganap na itim, ay magkakaroon ng kulay.

Ang ganitong kakaibang bagay na naglalabas lamang ng isang tiyak na uri ng enerhiya, ay hindi maiwasang makaakit ng atensyon. Dahil pinag-uusapan natin ang tungkol sa thermal radiation, ang mga unang formula at teorya tungkol sa kung ano ang dapat na hitsura ng spectrum ay iminungkahi sa loob ng balangkas ng thermodynamics. Natukoy ng klasikal na thermodynamics kung anong wavelength ang dapat na maximum na radiation sa isang partikular na temperatura, kung saang direksyon at kung gaano ito lilipat kapag pinainit at pinalamig. Gayunpaman, hindi posibleng hulaan kung ano ang distribusyon ng enerhiya sa black body spectrum sa lahat ng wavelength at, lalo na, sa ultraviolet range.

radiation ng itim na katawan
radiation ng itim na katawan

Ayon sa classical thermodynamics, ang enerhiya ay maaaring ilabas sa anumang bahagi, kabilang ang mga arbitraryong maliliit. Ngunit upang ang isang ganap na itim na katawan ay lumiwanag sa maikling wavelength, ang enerhiya ng ilan sa mga particle nito ay dapat na napakalaki, at sa rehiyon ng ultrashort waves ito ay mapupunta sa infinity. Sa katotohanan, ito ay imposible, ang infinity ay lumitaw sa mga equation at tinawag na ultraviolet catastrophe. Tanging ang teorya ni Planck na ang enerhiya ay maaaring i-radiated sa mga discrete na bahagi - quanta - nakatulong upang malutas ang kahirapan. Ang mga equation ngayon ng thermodynamics ay mga espesyal na kaso ng mga equation ng quantum physics.

pamamahagi ng enerhiya sa spectrum ng isang itim na katawan
pamamahagi ng enerhiya sa spectrum ng isang itim na katawan

Sa una, ang isang ganap na itim na katawan ay kinakatawan bilang isang lukab na may makitid na butas. Ang radiation mula sa labas ay pumapasok sa naturang lukab at hinihigop ng mga dingding. Sa spectrum ng radiation, nadapat magkaroon ng ganap na itim na katawan, kung saan ang spectrum ng radiation mula sa pasukan sa kweba, ang pagbubukas ng balon, ang bintana sa madilim na silid sa isang maaraw na araw, atbp. Ngunit higit sa lahat, ang spectra ng cosmic background radiation ng Uniberso at mga bituin, kabilang ang Araw, ay kasabay nito.

Ligtas na sabihin na mas maraming particle na may iba't ibang enerhiya sa isang bagay, mas malakas ang radiation nito na magiging katulad ng isang itim na katawan. Ang curve ng pamamahagi ng enerhiya sa spectrum ng isang itim na katawan ay sumasalamin sa mga istatistikal na pattern sa sistema ng mga particle na ito, na may tanging pagwawasto na ang enerhiya na inilipat sa panahon ng mga pakikipag-ugnayan ay discrete.

Inirerekumendang: