黑体

黑体

热力学术语
黑体(black body)所属现代词,指的是一般物体收到辐射时,对辐射能量总是有吸收、有反射。黑体是一个理想化了的物体,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,即:P=σ式中σ称为斯特藩-玻尔兹曼常数,又称为斯特藩常数。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。
    中文名:黑体 外文名:black body 适用领域: 所属学科: 别称:绝对黑体 表达式:P= σ 提出者:基尔霍夫 提出时间:1862年 应用学科:物理学 适用领域范围:热力学

简介

黑体辐射指黑体发出的电磁辐射.黑体不仅仅能全部吸收外来的电磁辐射,且发射电磁辐射的能力比同温度下的任何其它物体强.黑体辐射能量按波长的分布仅与温度有关。

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,即:

P= σ式中σ称为斯特藩-玻尔兹曼常数,又称为斯特藩常数。

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。

定义

⑴在任何温度下,完全吸收任何波长的外来辐射而无任何反射的物体。

⑵吸收比为1的物体。

⑶在任何温度下,对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体。

以上三条等价。

研究

运用量子统计的方法,分别从谐振子模型和光子气体模型这两种基本模型,推导了黑体辐射能谱公式,即著名的普朗克公式;并且讨论了在高频极限下回到经典统计力学;在低频极限情况下,却表现出明显的量子效应;此外还对黑体辐射的各种反映热力学性质的物理量进行了较全面的研究。

众所周知,黑体辐射在物理学中的重要地位,玻色—爱因斯坦统计法最重要的应用之一,就是研究黑体辐射的平衡问题,讨论温度为T,体积为V的辐射空腔。1两种推导普朗克公式的基本模型1.1谐振子模型把系统看成是具有能量(n+12)ω的谐振子集合,其中n=0,1,2,3,…而ω是振子。

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