黑體
[中文]: 黑體輻射
[英文]: black-body radiation
黑體輻射源
什麼是黑體？
在任何條件下，對任何波長的外來輻射完全吸收而無任何反射的物體，即吸收比為1的物體。
在黑體輻射中，随着溫度不同，光的顔色各不相同，黑體呈現由紅——橙紅——黃——黃白——白——藍白的漸變過程。某個光源所發射的光的顔色，看起來與黑體在某一個溫度下所發射的光顔色相同時，黑體的這個溫度稱為該光源的色溫。“黑體”的溫度越高，光譜中藍色的成份則越多，而紅色的成份則越少。例如，白熾燈的光色是暖白色，其色溫表示為4700K，而日光色熒光燈的色溫表示則是6000K。
基本介紹
黑體受熱以電磁波的形式向外輻射能量，是一種理想物體的熱輻射（見熱傳遞）。
所謂黑體是指能夠全部吸收入射的任何頻率的電磁波的理想物體，實際上黑體是不存在的。但可以用某種裝置近似地代替黑體。一個帶有小孔的空腔，并且小孔對于空腔足夠小，不會妨礙空腔内的平衡。通過小孔射入空腔的所有頻率的電磁波經腔内壁多次反射後，幾乎全部被吸收，再從小孔射出的電磁波極少。所以，可以将空腔上的小孔近似地看成黑體。
在溫度T下,空腔壁也跟其他固體一樣，不斷輻射電磁波，腔内形成一輻射場，經過一定時間，腔内的輻射場與腔壁達到了熱平衡。這時平衡輻射的性質隻依賴于溫度，與腔壁的其他性質無關。由于小孔是腔上的一部分，也處于同樣的溫度，因此，小孔的輻射性質就代表了空腔内的輻射性質。
可以證明，黑體單位表面積單位時間發出的總輻射能量,即輻射通量密度（又稱輻射出射度）M,與輻射場總能量密度ω之間的關系式中с為光速，ω(T)隻依賴于溫度。
在統計物理學中，把空腔内的輻射場看作光子氣體，光子是玻色子，根據玻色分布可以導出處于平衡的黑體輻射場能量密度按頻率的分布即普朗克公式。也可求得描述黑體輻射場的總能量與熱力學溫度間關系的斯忒藩－玻耳茲曼定律，和黑體輻射的物态方程式中p是輻射壓力。上述由統計物理得到的關于黑體輻射的公式和定律與實驗結果完全符合。
理論數據
黑體光譜輻射出射度M（λ，T）與波長、熱力學溫度之間關系的公式：
M=c1/[λ^5(exp(c2/λT)-1)]，其中c1=2πhc^2,c2=hc/k.
黑體能量密度公式：
E*dν=c1*v^3*dv/[exp(c2*v/T)-1)]
E*dv表示在頻率範圍（v,v+dv）中的黑體輻射能量密度。
λ—輻射波長(μm)
T—黑體絕對溫度(K、T=t+273k)
C—光速(2.998×10^8m/s )
h—普朗克常數， 6.626×10^-34 J/S
K—玻爾茲曼常數(Boltzmann)， 1.3806505*10^-23J/K基本物理常數
①在一定溫度下，黑體的譜輻射亮度存在一個極值，這個極值的位置與溫度有關， 這就是維恩位移定律(Wien)
λm T=2.898×10(μm·K)
λm —最大黑體譜輻射亮度處的波長(μm)
T—黑體的絕對溫度(K)
根據維恩定律，我們可以估算，當T～6000K時，λm ～0.48μm(綠色)。這就是太陽輻射中大緻的最大譜
輻射亮度處。
當T～300K， λm～9.6μm，這就是地球物體輻射中大緻最大譜輻射亮度處。
②在任一波長處,高溫黑體的譜輻射亮度絕對大于低溫黑體的譜輻射亮度，不論這個波長是否是光譜最大輻射亮度處。
但現實世界不存在這種理想的黑體，那麼用什麼來刻畫這種差異呢?對任一波長， 定義發射率為該波長的一個微小波長間隔内， 真實物體的輻射能量與同溫下的黑體的輻射能量之比。顯然發射率為介于0與1之間的正數，一般發射率依賴于物質特性、 環境因素及觀測條件。如果發射率與波長無關，那麼可把物體叫作灰體(grey body)， 否則叫選擇性輻射體。
