黑内壁腔体的开口,几乎就是理想黑体。怕是物理假设中,最为接近的现实对象。同时黑体辐射理论,也是和现实符合得很好的典型。近代物理,神一样的算出了黑体辐射频谱,另一个神一样,是算出了氢原子光谱。
至于太阳,展开它的光谱就知道了,虽然有各种谱线,但所占的能量可以忽略,整体上符合黑体辐射频谱。所有恒星辐射也都大致是光子气平衡态的发射。
太阳那么亮为什么被叫作黑体?
黑体并不代表那个东西就是黑色的,黑体的定义是指所有外来的电磁辐射都会被其吸收的物体。但这不代表黑体不能发光,黑体也可以有特定温度的,高温的时候就会发光,比如炼钢厂的铁水、熔岩、钨丝灯的灯丝、太阳之类高温物体,基本都可以用黑体辐射定律来处理。
但黑体不见得就是黑色的,即使它没办法反射任何的电磁波,它也可以放出电磁波来,而这些电磁波的波长和能量则全取决于黑体的温度,不因其他因素而改变。当然,黑体在700K以下时看起来是黑色的,但那也只是因为在700K之下的黑体所放出来的辐射能量很小且辐射波长在可见光范围之外。若黑体的温度高过上述的温度的话,黑体则不会再是黑色的了,它会开始变成红色,并且随着温度的升高,而分别有橘色、黄色、白色等颜色出现,即黑体吸收和放出电磁波的过程遵循了光谱,其轨迹为普朗克轨迹(或称为黑体轨迹)。黑体辐射实际上是黑体的热辐射。在黑体的光谱中,由于高温引起高频率即短波长,因此较高温度的黑体靠近光谱结尾的蓝色区域而较低温度的黑体靠近红色区域。
在室温下,黑体辐射的能量集中在长波电磁辐射和远红外波段;当黑体温度到几百摄氏度之后,黑体开始发出可见光。以钢材为例根据温度的升高过程,分别变为红色,橙色,黄色,当温度超过1300摄氏度时开始发白色 [1] 和蓝色。当黑体变为白色的时候,它同时会放出大量的紫外线。
黑体一词是在1862年由基尔霍夫所命名并引入热力学内,黑体所辐射出来的光线则称做黑体辐射。黑体单位表面积的辐射功率P与其温度的四次方成正比。
黑体的放射过程引发物理学家对量子场内的热平衡状态的兴趣。在经典物理中,所有热平衡的傅里叶模型都遵循能量均分定理。当物理学家使用经典物理解释黑体时,不可避免的发生了紫外灾难,即用于计算黑体辐射强度的瑞利-金斯定律在辐射频率趋向于无穷大时计算结果也趋向于无穷大。由于黑体可以用于检验热平衡的性质,因为它放出的辐射遵循热力学散射,历史上对黑体的研究成为了量子物理开始的契机。
至于太阳,因为它是个巨大的气体星球,可以认为射入太阳的电磁辐射都很难返回来,所以基本符合黑体定义。太阳,首先是气体,可以让电磁波进入,然后是质量很大,你应该知道引力太强电磁波就无法逃逸,所以虽然太阳的引力还没有大到极致,但是也可以近似看作黑体了。
钨丝的近似是比较牵强的,因为在钨丝刚好能发光的温度下,很多东西都不能发光,所以可以认为钨丝辐射能力比较强,而黑体就是所有物质中辐射能力最强的,所以这么说;但是很显然,就算钨丝有太阳的温度,它的辐射能力也比不上太阳,所以说太阳近似为黑体比较好。
理想的日光灯的辐射能力是不会随温度变化的,如果电压稳定,你是不会觉得冬天日光灯就暗一点的,这与黑体辐射的规律不符,原因是荧光粉不需要温度来辅助进行能级跃迁,它有电子帮忙就够了。黑体是一个理想化的物体,它能够吸收外来的全部电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射。
黑体不会真实存在,但恒星(例如太阳)发射电磁辐射的能力比同温度下的任何其它物体强,因此在研究恒星的时候可以把它们看作黑体。
试利用辐射基本定律解释为什么我们常把太阳看做黑体?
辐射的基本定律告诉我们,物体的颜色越深,吸收热辐射的能力越强。反之,颜色越深的物体向外辐射热的能力也越强。
黑色的颜色最深,向外辐射热的能力最强。由于太阳向外辐射能量非常强,就好像黑体一样以最强的能力向外辐射太阳能。
太阳是黑体吗
黑体是一个理想化的物体,它能够吸收外来的全部电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射。
黑体不会真实存在,但恒星(例如太阳)发射电磁辐射的能力比同温度下的任何其它物体强,因此在研究恒星的时候可以把它们看作黑体。
什么是黑体
黑体就是光吸收率为1的物体(理论上的,现实中不存在)。入射到鞋盒小孔的光线在鞋盒里面经过多次反射之后衰减,没办法出来,所以小孔的吸收率大概为1。所以你看到的小孔是黑体(黑色的)。
但是不是所有的黑体都是黑色的,比如太阳(广义相对论)能够弯曲光线,然后太阳附近的光线都被吸进太阳了,也就是说太阳的吸收率也是1,所以是个黑
黑洞是黑体吗?太阳呢?日光灯呢?为什么?
黑洞是黑体.
黑体是指能在任何温度下全部吸收外来电磁辐射而毫无反射和透射的理想物体.
黑洞不反射射向黑洞的辐射(光),也不透射.所有射向黑洞的辐射(光)都被黑洞吸收.所以黑洞是非常理想的黑体,是非常黑的黑体.楼上的错误地把黑体理解成不发出热量的物体.事实上,黑体都会发出辐射,黑体辐射就是讲黑体的辐射的.
霍金研究黑洞的霍金辐射,就认为黑洞是一个黑体,根据黑体辐射的强度,霍金定义了黑洞的温度.
太阳呢,日光灯都不是黑体,他们不符合黑体的定义。
为什么绝对黑体不存在啊
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律,物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body),以此作为热辐射研究的标准物体。
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收,既没有反射,也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体,但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。
普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布,在一定温度下,单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为
B(λ,T)=2hc2 /λ5 ·1/exp(hc/λRT)-1
B(λ,T)—黑体的光谱辐射亮度(W,m-2 ,Sr-1 ,μm-1 )
λ—辐射波长(μm)
T—黑体绝对温度(K、T=t+273k)
C—光速(2.998×108 m·s-1 )
h—普朗克常数, 6.626×10-34 J·S
K—波尔兹曼常数(Bolfzmann), 1.380×10-23 J·K-1 基本物理常数
由图2.2可以看出:
①在一定温度下,黑体的谱辐射亮度存在一个极值,这个极值的位置与温度有关, 这就是维恩位移定律(Wien)
λm T=2.898×103 (μm·K)
λm —最大黑体谱辐射亮度处的波长(μm)
T—黑体的绝对温度(K)
根据维恩定律,我们可以估算,当T~6000K时,λm ~0.48μm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处。
当T~300K, λm~9.6μm,这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处。
②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度绝对大于低温黑体的谱辐射亮度,不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处。
如果把B(λ,T)对所有的波长积分,同时也对各个辐射方向积分,那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann),绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T)
B(T)=δT4 (W·m-2 )
δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4
但现实世界不存在这种理想的黑体
太阳是黑体,如果向太阳发射一束光会发生什么?
我们都知道太阳是黑体是不会拍摄出光芒的,所以说如果发射出一束光,我觉得不会发生什么,也不会发生什么特殊的事情。这里我们一定要对黑体的概念有所清晰,毕竟黑体并不是我们平时想象的那样,是一种非常正确的物理知识。所谓的黑体是指所有入射电磁波都被吸收,既不反射也不透射(当然,黑体仍向外辐射)。
基尔霍夫的辐射定律在热平衡状态下,辐射能与吸收率之比与物体本身的物理特性无关,而与波长和温度无关。根据基尔霍夫的辐射定律,在一定温度下,黑体必须是具有最大辐射能力的物体,可以称为完整辐射体。黑体辐射是指由理想辐射发出的辐射,它在特定温度和波长下辐射最大量的辐射。
同时,黑体是可以吸收所有入射辐射并且不会反射任何辐射的对象,但是黑体不一定是黑色的。例如,太阳是一个气体行星,因此可以认为指向太阳的电磁辐射很难反射回来,因此可以将太阳视为黑体(不存在绝对黑体)。从理论上讲,黑经验会辐射光谱中所有波长的电磁波。维恩位移定律是描述黑体电磁辐射的能量通量密度的峰值波长与其自身温度之间的关系的定律。
黑体并不意味着它是黑色的。黑体被定义为吸收所有外部电磁辐射的物体。但这并不意味着黑体无法发光。黑体也可以具有特定温度。天气炎热时,它会发光。例如,钢铁厂中的高温物体,例如铁水,熔岩,钨丝灯,太阳等,基本上可以通过黑体辐射定律进行处理。至于太阳,因为它是巨大的气体行星,可以认为发射到太阳的电磁辐射很难返回,因此基本上符合黑体的定义。
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