Feketetest, virtuális laboratórium wiki, rajongók powered by Wikia
Feketetest - fizikai absztrakció alkalmazott termodinamika. a test elnyeli az összes beeső elektromágneses sugárzás rajta minden tartományában, és nem tükrözik semmit. A neve ellenére fekete test maga is bocsát ki elektromágneses sugárzást bármilyen frekvenciájú, és egy színes vizuálisan. A spektrum a feketetest-sugárzás határozza csak annak hőmérsékletét.
A legtöbb valódi fekete anyaggal, például korom. elnyelni 99% beeső sugárzás (vagyis. e. Van albedó. 0,01) a látható hullámhossz-tartományban, de az infravörös sugárzást elnyeli őket sokkal rosszabb. Szervek közötti Naprendszer feketetest tulajdonságai a legnagyobb mértékben az a napot. A kifejezés vezette Gustav Kirchhoff 1862-ben.
Gyakorlati modell szerkesztése
Abszolút fekete testületek nem létezik, így a fizika kísérletek a modell segítségével. Ez egy zárt térben, egy kis lyuk. Fény ragyog a lyukon keresztül, miután többszörös reflexiók teljes mértékben felszívódik, és a lyukas fog kinézni fekete kívül. De ha melegítik az üreg ő lesz a tulajdonosa a látható sugárzás.
A törvények feketetest-sugárzás szerkesztése
A klasszikus megközelítés szerkesztése
A tanulmány a jogszabályok sugárzás feketetest volt az egyik előfeltétele a megjelenése kvantummechanika.
Az első törvény sugárzás borok szerkesztése
1893 Vilgelm Vin. fogalmakon alapul a klasszikus termodinamika, hozta a következő képlet alapján:
- ahol - az energia sűrűsége a sugárzás
- - sugárzási frekvenciát
- - Sugárzási testhőmérséklet
- - olyan funkció, amely csak attól függ, a frekvencia és a hőmérséklet. A formája ez a funkció nem állapítható meg kizárólag az termodinamikai megfontolások.
Először Wien formula érvényes minden frekvencián. Bármilyen konkrétabb formában (például, Planck-törvény) meg kell felelniük a képlet az első borok.
Az első általános képletű származhat borok Wien elmozdulását jog (a törvény a maximum), és a Stefan-Boltzmann törvény. de nem találja az értékeket a állandók ezeket a törvényeket.
Történelmileg ez volt az első törvényét borok úgynevezett helyettesítési jog, de most a „Wien-féle eltolódási törvény” kifejezés a legfeljebb a törvény.
A második törvénye sugárzás borok szerkesztése
1896-Vin alapján további feltevések származik a második törvény:
- ahol - az energia sűrűsége a sugárzás
- - sugárzási frekvenciát
- - Sugárzási testhőmérséklet
- - állandók.
A tapasztalat azt mutatja, hogy a második Wien formula csak akkor érvényes a korlátozás a magas frekvenciák (rövid hullámhosszú). Ez egy speciális esete az első konkrét törvény borokat.
Később, Max Planck azt mutatta, hogy a második törvénye bűntudat következik Planck-féle törvény nagy energiájú sugárzás, és azt is megállapította, egy állandó és. Ezt szem előtt tartva, a második törvény borok felírható:
- ahol - az energia sűrűsége a sugárzás
- - sugárzási frekvenciát
- T - a hőmérséklet a sugárzó test
- h - Planck-állandó
- k - a Boltzmann állandó
- c - fénysebesség vákuumban
Törvény Rayleigh - Jeans szerkesztése
Megpróbálom leírni a feketetest-sugárzás alapja a klasszikus elveit termodinamika és elektrodinamika vezet Rayleigh - Jeans:
Ez a képlet feltételezi másodfokú növeli a spektrális sűrűsége sugárzás függően gyakorisága. A gyakorlatban egy ilyen törvény azt jelentené, képtelen a termodinamikai egyensúly közötti anyag és a sugárzás. mert szerinte minden hőenergiát kellene menni az energia rövid hullámhosszú tartományában a sugárzás. Egy ilyen feltételezett jelenség az úgynevezett ultraibolya katasztrófa.
Mindazonáltal a törvény sugárzás Rayleigh - Jeans csak a hosszú hullámhosszú része a spektrum és megfelelően ismerteti a természet a sugárzás. Ahhoz, hogy magyarázza azt a tényt, hogy az ilyen levelezés csak akkor lehetséges, segítségével a kvantummechanikai megközelítés, amely szerint a kibocsátás lép fel diszkrét. A kvantum törvények tudja szerezni a Planck formula. amely egybeesik a Rayleigh általános képletű - Jeans.
Ez a tény tökéletesen illusztrálja az intézkedés a levelezés elv. amely szerint egy új fizikai elmélet kell magyarázni, hogy képes volt megmagyarázni a régi.
Planck törvényes jogait
A sugárzás intenzitása a feketetest, mint a hőmérséklet függvényében és a frekvencia határozza meg Planck törvénye.
ahol - a sugárzott teljesítmény egységnyi területen sugárzó felületének a frekvencia tartományban a.
,
ahol - a sugárzott teljesítmény egységnyi területen a sugárzó felület a hullámhossz tartományban a.
Stephen Law - Boltzmann szerkesztése
A teljes energia a termikus sugárzás határozza meg a Stefan - Boltzmann.
,
ahol - a teljesítmény per egységnyi területen a sugárzó felület, és a
W / (m² · K 4) - Stefan - Boltzmann állandó.
Így, feketetest T = 100 K bocsát ki 5,67 watt per négyzetméter a felületének. A hőmérséklet 1000 K a sugárzási teljesítmény növekszik 56,7 kilowatt négyzetméterenként.
Wien-féle eltolódási törvény módosítása
A hullámhossz, amelynél a sugárzó energia egy feketetest maximális, a Wien elmozdulás meghatározott jog.
ahol T - a hőmérséklet Kelvinben. és - a hullámhossz a maximális intenzitású méterben.
Így, feltételezve, első közelítésben, hogy az emberi bőr közelében a tulajdonságok a teljesen fekete test, az emissziós spektrum maximális hőmérsékleten 36 ° C (309 K) fekszik hullámhosszon 9400 nm (az infravörös tartományban).
Látható szín teljesen fekete testek különböző hőmérsékletű mutatja az ábra.
Feketetest-sugárzás szerkesztése
Az elektromágneses sugárzás, ami termodinamikai egyensúlyban van egy teljesen fekete test egy adott hőmérsékleten (például a sugárzási üregen belül egy teljesen fekete test) nevezik feketetest (vagy termikus egyensúly) sugárzás. Egyensúlyi hőmérsékleti sugárzás homogén, izotróp és polarizálatlan, energia transzfer hiányzik belőle valamennyi sajátosságát csak attól függ a hőmérséklet feketetest emitter test (és, például a feketetest-sugárzás van termikus egyensúlyban van a test, ez a hőmérséklet lehet tulajdonítani sugárzás). feketetest sugárzási energia térfogati sűrűsége megegyezik a nyomás egyenlő. Nagyon közel a tulajdonságok az úgynevezett fekete test kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás. vagy kozmikus háttérsugárzás - kitöltésével univerzumot sugárzás a hőmérséklet körülbelül 3 K.
A hőmérséklet-tartomány Kelvinben