Mikä on Blackbody -säteily?

Mustan kappaleen säteily on lämpösäteily, joka lähtee esineestä eikä heijastu siitä. Fyysisesti mustan kappaleen säteily sekoittuu aina heijastuneeseen säteilyyn, koska kaikki todelliset esineet heijastavat osan saamistaan ​​sähkömagneettisista aalloista. Siitä huolimatta hypoteettinen musta kappale säteilee säteilyä, joka riippuu vain sen lämpötilasta. Kuumat mustat kappaleet säteilevät huomattavasti näkyvän valon alueella ja ovat siten ihmisten nähtävissä. Viileät mustat kappaleet säteilevät pääasiassa infrapuna -alueella, mikä tekee niistä näkymättömiä ihmissilmälle.

Musta runko on esine, joka absorboi kaiken tulevan sähkömagneettisen säteilyn. Kehon pinta ei heijasta tulevaa säteilyä. Mustia ruumiita ei ole fyysisessä maailmassa; ne ovat idealisoituja esineitä, joita käytetään käsitteellisiin ja teoreettisiin tarkoituksiin. Todellisen maailman ruumiit heijastavat aina jonkin osan saapuvasta säteilystä, vaikka tämä määrä voi vaihdella. Mustat kappaleet on nimetty sellaisiksi, koska he eivät heijastaneet tulevia valoaaltoja, joten ne näyttävät mustilta kylmänä.

Kaikki esineet, mukaan lukien mustat kappaleet, lähettävät lämpösäteilyn määrän, joka riippuu kohteen lämpötilasta. Itse asiassa tämä määrä on verrannollinen kohteen absoluuttiseen lämpötilaan neljänteen tehoon. Esineen absoluuttisen lämpötilan kaksinkertaistaminen – esimerkiksi uunin kääntäminen huoneenlämmöstä noin 600 ° C: een – johtaa 315 kertaa enemmän lämpösäteilyyn. Siksi lämpösäteilyn kokonaismäärä kasvaa rajusti korkeammissa lämpötiloissa.

Alle noin 900 ° C (482 ° F) lämpötiloissa suurin osa mustan kappaleen säteilystä on sähkömagneettisen spektrin infrapunaosassa. Tämän säteilyn aallonpituudet ovat ihmisen visuaalisen havaintoalueen ulkopuolella, mikä selittää, miksi ihmiset eivät näe huoneenlämpöisiä esineitä yön aikana. Kuumat kohteet alkavat kuitenkin säteillä huomattavasti näkyvän valon alueella. Tämä selittää sen, miksi ihmiset voivat nähdä palavan puun tai kaukaisen tähden yöllä. Näiden kuumien esineiden valo ei heijastu ensisijaisesti muista lähteistä, joten se on mustan kappaleen säteilyä.

Kuten mainittiin, reaalimaailman esineet heijastavat aina osan vastaanottamastaan ​​valosta. Yksilöt tulkitsevat tämän heijastuneen valon kykeneväksi “näkemään” esineen; ihmiset voivat nähdä viileitä esineitä, koska ne heijastavat kuumempien esineiden mustan kappaleen säteilyä. Tulevatpa näkyvät valoaallot auringosta tai hehkulampusta, ne saavuttavat silmämme vasta sen jälkeen, kun ne ovat pomppineet pois viileästä esineestä. Ilman tätä alkuperäistä mustan kappaleen säteilyä viileät esineet näyttäisivät mustilta – juuri sen ihmiset huomaavat yöllä ilman kuumia esineitä näkyvissä. Jos ihmiset pystyisivät näkemään infrapunassa, he näkisivät jopa huoneenlämpöisiä esineitä.