물리학에서 흑체(이상적인 의미에서)는 방사선이 통과하거나 반사되지 않고 그 위에 떨어지는 모든 전자기 복사를 흡수하는 물체입니다. 그것은 반사 또는 가시 광선을 전송하지 않기 때문에,이 차가운 때 개체가 검은 색으로 나타납니다.
가열하면 흑체는 흑체 방사선이라 불리는 이상적인 열 복사원이 된다. 특정 온도에서 완벽한 흑체가 동일한 온도에서 평형 상태에있는 다른 물체에 둘러싸여 있다면,평균적으로 흡수 한 것과 동일한 파장과 강도의 방사선으로 흡수되는만큼 정확하게 방출 될 것입니다.
물체의 온도는 방출하는 빛의 파장과 직접적으로 관련된다. 실내 온도에,흑체는 적외선을 방출한다,그러나 온도가 약간 백 섭씨 온도지나서 증가하는 때,흑체는 자외 방출이 자외 방사선의 증가 총계를 포함하는 파장에 끝내기 전에 빨강에서 주황색,황색,및 백색을 통해서 가시 파장에,방출한것을 시작한다.
흑체는 열으로 배부되는 방사선을 방출하기 때문에 열 평형의 재산을 시험하기 위하여 이용되었습니다. 고전 물리학에서,열 평형에서 각각의 다른 푸리에 모드는 동일한 에너지를 가져야하며,자외선 재앙의 이론으로 이어져 어떤 연속 분야에서도 무한한 양의 에너지가있을 것입니다. 흑체 방사선에 대한 연구는 혁신적인 양자 역학 분야로 이어졌습니다. 또한,블랙 바디 법칙은 행성의 블랙 바디 온도를 결정하는 데 사용되어왔다.
개요
실험실에서 흑체 방사선은 작은 구멍 입구에서 큰 구멍 인 홀라움으로의 방사선에 의해 근사됩니다. 구멍에 들어가는 모든 빛은 탈출하기 전에 구멍의 벽을 여러 번 반사해야하며,이 과정에서 흡수되는 것이 거의 확실합니다. 이것은 방사선이 들어가는 파장에 관계없이 발생합니다(구멍에 비해 작 으면). 구멍,다음,이론적인 흑체의 가까운 근사 이며,공동이 열 하는 경우,구멍의 방사선의 스펙트럼(즉,각 파장에서 구멍에서 방출 하는 빛의 양)연속,될 것입니다 그리고 공동(방출 스펙트럼과 비교)에 소재에 의존 하지 않습니다. 에 의해 입증 된 정리 구스타프 키르히 호프,이 곡선은 공동 벽의 온도에만 의존합니다. 키르히호프는 1860 년에”흑체”라는 용어를 도입했다.
이 곡선을 계산하는 것은 19 세기 후반에 이론 물리학에서 큰 도전이었습니다. 문제는 마침내 흑체 방사선의 플랑크의 법칙으로 막스 플랑크에 의해 1901 년에 해결되었다. 빈의 방사선 법칙을 변경함으로써(빈의 변위 법칙과 혼동하지 않음)열역학 및 전자기와 일치,그는 만족스러운 방법으로 실험 데이터를 피팅 수학 공식을 발견했다. 이 공식에 대한 물리적 해석을 찾으려면 플랑크는 캐비티 내 발진기의 에너지가 양자화되었다고 가정해야했습니다(즉,일부 양의 정수 배수). 아인슈타인은 이 아이디어를 바탕으로 1905 년에 전자기 복사 자체의 양자화를 제안하여 광전 효과를 설명했습니다.
이러한 이론적 진보는 결국 양자 전기 역학에 의한 고전 전자기학을 대체하게 만들었다. 오늘날,이 양자는 광자라고하며 검은 체강은 광자 가스를 포함하는 것으로 생각할 수 있습니다. 또한,페르미-디랙 통계 및 보스-아인슈타인 통계라는 양자 확률 분포의 개발,양자 역학 대신 고전 분포에 사용되는 입자의 다른 클래스에 각각 적용되었다.
방사선이 가장 강한 파장은 빈의 변위 법칙에 의해 주어지며 단위 면적당 방출되는 전체 전력은 스테판-볼츠만 법칙에 의해 제공됩니다. 그래서,온도 증가,글로우 색상 변경 빨간색에서 노란색,흰색 파란색. 피크 파장이 자외선으로 이동하더라도 충분한 방사선이 파란색 파장에서 계속 방출되어 신체가 계속 파란색으로 나타납니다. 그것은 결코 보이지 않게 될 것입니다-실제로 가시 광선의 방사선은 온도에 따라 단조롭게 증가합니다.
광도나 관찰된 강도는 방향의 함수가 아니다. 따라서 블랙 바디는 완벽한 램버트 라디에이터입니다.
실제 물체는 완전한 이상적인 흑체로 행동하지 않으며,주어진 주파수에서 방출되는 방사선은 이상적인 방출의 일부분입니다. 물질의 방사율은 실제 몸체가 흑체와 비교하여 에너지를 얼마나 잘 방출 하는지를 지정합니다. 이 방사율은 온도,방출 각도 및 파장과 같은 요인에 따라 달라집니다. 그러나 공학에서는 표면의 스펙트럼 방사율과 흡수율이 파장에 의존하지 않기 때문에 방사율이 일정하다고 가정하는 것이 일반적입니다. 이를 회색체 가정이라고 합니다.
플랑크의 공식은 흑체가 모든 주파수에서 에너지를 방출 할 것이라고 예측하지만,공식은 많은 광자가 측정 될 때만 적용 할 수 있습니다. 예를 들어,1 평방 미터의 표면적을 가진 실온(300 케이)의 흑체는 천 년에 한 번씩 가시 범위에서 광자를 방출 할 것이며,이는 가장 실용적인 목적을 위해 흑체가 가시 범위에서 방출하지 않는다는 것을 의미합니다.
흑색이 아닌 표면을 다룰 때 이상적인 흑체 거동의 편차는 기하학적 구조와 화학적 조성에 의해 결정되며 키르히 호프의 법칙을 따릅니다: 모든 입사광을 흡수하지 않는 물체는 또한 이상적인 흑체보다 적은 방사선을 방출 할 수 있도록 방사율은 흡수율과 같습니다.
에 천문학,별과 같은 물체는 종종 흑체로 간주되지만 이것은 종종 근사치가 좋지 않습니다. 거의 완벽한 블랙 바디 스펙트럼은 우주 마이크로파 배경 복사에 의해 전시됩니다. 호킹 방사선은 블랙홀에서 방출되는 블랙 바디 방사선입니다.
흑체 시뮬레이터
흑체는 이론적 인 대상이지만(즉,방사율(이자형)=1.0),일반적인 응용 프로그램은 물체가 1.0 의 방사율에 접근 할 때 적외선을 흑체로 정의합니다(일반적으로 이자형=.99 또는 더 나은). 보다 적외선의 소스.99 는 그레이바디라고 합니다. 흑체 시뮬레이터를 위한 신청은 전형적으로 적외선 체계 및 적외선 감지기 장비의 테스트 그리고 구경측정을 포함합니다.
인체에 의해 방출되는 방사선
사람의 에너지의 다량은 적외선 에너지의 모양으로 멀리 발광된다. 몇몇 물자는 가시 광선(비닐 봉투를 주의하십시오)에 불투명한 그러나,적외선에 투명합니다. 다른 재료는 가시 광선에 투명하고 불투명하거나 적외선에 반사됩니다(남자의 안경을 참고하십시오).
흑체 법칙은 인간에게 적용될 수 있다. 예를 들어,사람의 에너지 중 일부는 전자기 방사선의 형태로 방사되며,대부분은 적외선입니다.
방사 된 순 전력은 방출 된 전력과 흡수 된 전력의 차이입니다. -내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성-내광성 2015 년 11 월 1 일-2015 년 11 월 1 일-2015 년 11 월 1 일-2015 년 11 월 1 일-2015 년 11 월 1 일-2015 년 11 월 1 일2015 년 11 월 1 일,서울시 강남구 테헤란로 15 길 16(역삼동),2015 년 11 월 1 일,서울시 강남구 테헤란로 15(역삼동),2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 1 일,2015 년{0}^{4}\오른쪽)\,}.
성인의 전체 표면적은 약 2 제곱미터이며,대부분의 비금속 표면에서와 마찬가지로 피부와 대부분의 의류의 중간 및 원적외선 방사율은 거의 일치한다. 피부 온도가 대략 33°C,그러나 옷을 줄여 표면 온도는 대략 28°C 주위 온도 20°C 따라서,순 복사열 손실은 약
이다. 하루에 방출되는 총 에너지는 약 9 엠제이(메가 줄)또는 2000 킬로 칼로리(음식 칼로리)입니다. 40 세 남성의 기초 대사율은 약 35 킬로 칼로리/(평방 미터•시간)입니다. 그러나,앉아 있는 성인의 평균 신진대사 율은 대략 50%에서 70%그들의 기초 비율 보다는 더 중대합니다.
대류 및 증발을 포함한 다른 중요한 열 손실 메커니즘이 있다. 누셀트 수는 단일성보다 훨씬 크기 때문에 전도는 무시할 수 있다. 증발(땀)은 방사선과 대류가 정상 상태 온도를 유지하기에 불충분 한 경우에만 필요합니다. 자유 대류 속도는 복사 속도보다 다소 낮지 만 비슷합니다. 따라서,방사선은 차가운,아직도 공기에 있는 열 에너지 손실의 대략 2/3 의 비율입니다. 많은 가정의 대략적인 성격을 감안할 때,이것은 원유 추정치로만 간주 될 수 있습니다. 강제 대류 또는 증발을 일으키는 주변 공기 운동은 열 손실 메커니즘으로서의 방사선의 상대적 중요성을 감소시킵니다.
또한 빈의 법칙을 인간에게 적용하면 사람이 방출하는 빛의 최고 파장이
인 것을 알 수 있다.2015 년 11 월 15 일(토)~2015 년 11 월 15 일(일)6380>.
이것이 인간을 대상으로 설계된 열 화상 장치가 7-14 마이크로 미터의 파장에 가장 민감한 이유입니다.
방정식에 관 블랙 몸
플랑크의 법칙의 흑체 복사I(ν,T)d ν=2h ν3 2 1e h ν k T−1d ν{\displaystyle I(\뉴,T)d\nu={\frac{2\뉴^{3}}{c^{2}}}{\frac{1}{e^{\frac{h\뉴}{kT}}-1}}\,d\뉴}
여기서
- I(ν,T)d ν{\displaystyle I(\뉴,T)d\뉴\,}은 에너지의 양당 단위 표면적 단위당 시간 단위별 단단한 각도에서 방출되는 1990 년대 초반,흑체 사이의 주파수 범위는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,1990 년대 초반에는 플랑크의 상수이고,5848>는 볼츠만의 상수입니다.
빈의 변위 법칙
흑체의 온도와 파장의 관계 2.898 입니다… ×10 6n m K. 2898 입니다..10 곱하기 10^{6}\\수학.4193>2.898..10 곱하기 10^{6}\\수학.\,}
나노미터는 광학적인 파장을 위한 편리한 측정 단위입니다. 1 나노 미터는 10-9 미터에 해당합니다.
스테판–볼츠만 법칙
단위 시간당 단위 면적당 방사되는 총 에너지 제이.
행성과 별 사이의 온도 관계
다음은 행성의 흑체 온도를 결정하는 흑체 법칙의 적용이다. 온실 효과로 인해 표면이 더 따뜻할 수 있습니다.
요인
행성의 온도는 몇 가지 요인에 따라 달라집니다:
- 입사 방사선(예를 들어 태양으로부터)
- 방출 된 방사선(예:)
- 알베도 효과(행성이 반사하는 빛의 비율)
- 온실 효과(대기가있는 행성의 경우)
- 행성 자체에 의해 내부에서 생성되는 에너지(방사성 붕괴,조석 가열 및 냉각으로 인한 단열 수축으로 인해).
내부 행성의 경우 입사 및 방출 된 방사선이 온도에 가장 중요한 영향을 미칩니다. 이 파생은 주로 그와 관련이 있습니다.
가정
다음을 가정하면:
- 태양과 지구는 모두 구형 흑체로 방출.
- 지구는 열 평형 상태이다.
그런 다음 지구 온도와 태양 표면 온도 사이의 관계에 대한 공식을 도출 할 수 있습니다.
유도
시작하려면 스테판-볼츠만 법칙을 사용하여 태양이 방출하는 총 전력(에너지/초)을 찾습니다:
2015 년 11 월 15 일(토)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 이 지표면 온도는 태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름,태양 반지름.
태양은 그 힘을 모든 방향으로 똑같이 방출한다. 이 때문에 지구는 아주 작은 부분 만 부딪칩니다. 이것은 지구가 흡수하는 태양으로부터의 힘입니다:
P E a b s=P S t e m(1−α)(π R E2 4π D2)(2){\displaystyle P_{Eabs}=P_{Semt}(1-\alpha)\left({\frac{\pi R_{E}^{2}}{4\pi D^{2}}}\right)\qquad\qquad(2)}R E{\displaystyle R_{E}\,}는 반경의 지구 D{\displaystyle D\,}사이의 거리입니다 태양과 지구에 있습니다. 6193>은 지구의 알베도입니다.
도 지구에 흡수되는 원형 지역 π R2{\displaystyle\pi R^{2}} ,그것이 방출하는 동등에서 모든 방향으로 영역:
P E E m t=(σ T E4)(4π R E2)(3){\displaystyle P_{Eemt}=\left(\sigma T_{E}^{4}\right)\left(4\pi R_{E}^{2}\right)\qquad\qquad(3)}T E{\displaystyle T_{E}}은 흑체 온도의 지구입니다.
지금,우리의 두 번째 가는 지구에서 열평형,그래서 힘을 흡수와 동일해야합니다 방출되는 힘:
P E a b s=P E E m t{\displaystyle P_{Eabs}=P_{Eemt}\,}므로 플러그인 공식 1,2,3 이것으로 그리고 우리(σ S T4) (4π R S2)(1−α)(π R E2 4π D2)=(σ T E4)(4π R E2). 2015 년 11 월 1 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년 11 월 15 일,2015 년2015 년 11 월 15 일(토)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년 12 월 15 일(일)~2015 년\,}
많은 요인이 양쪽에서 취소되며이 방정식을 크게 단순화 할 수 있습니다.
결과
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(주)세종콜걸업소 서울특별시 강남구 테헤란로 15 길 13(역삼동)}}
2015 년 11 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년,
6708>은 태양의 반경이다.,
[편집] 는 태양과 지구 사이의 거리이다.,
2228>은 지구의 알베도이고,
은 8651>는 5769>는 지구의 흑체 온도이다.
즉,가정이 주어지면 지구의 온도는 태양의 표면 온도,태양의 반경,지구와 태양 사이의 거리 및 지구의 알베도에만 의존합니다.
온도의 지구
경우 우리 대신에 측정된 값에 대한 태양,
T=5778K,{\displaystyle T_{S}=5778\\mathrm{K},}R S=6.96×10 8m,{\displaystyle R_{S}=6.96\간 10^{8}\\mathrm{m},}D=1.5×10 11m,{\displaystyle D=1.5\간 10^{11}\\mathrm{m},}α=0.3{\displaystyle\alpha=0.3\}
우리는 지구의 유효 온도가
인 것을 발견 할 것입니다. 255 년생,255 년생,255 년생,255 년생,255 년생,255 년생,255 년생,255 년생 2018.05.25 00:00:00 조회 수
이것은 우주에서 측정한 흑체온도이고,표면온도는 온실효과로 인해 더 높다
움직이는 흑체에 대한 도플러 효과
도플러 효과는 광원이 관찰자에 비해 움직일 때 관찰된 빛의 주파수가 어떻게”이동”되는지를 설명하는 잘 알려진 현상이다. 만약 에프가 단색광원의 방출된 주파수라면,그것은 관찰자에 상대적으로 움직이는 주파수인 것처럼 보일 것이다.
에프=에프 1 1−브이 2/씨 2(1−브이 3/씨 2(1-브이 3/씨 2(1-브이 3/씨 2(1-브이 3/씨 2(1-브이 3/씨 2(1-브이 3/씨 2(1-브이 3/씨 2)^{2}}}}(1-{\8252>
여기서 5 는 관찰자의 휴식 프레임에서 근원의 속도이고,5 는 속도 벡터와 관찰자-근원 방향 사이의 각도이며,6 은 빛의 속도이다. 이것은 완전히 상대론적인 공식이며,관찰자로부터 직접(0=0)또는 멀리(0=0)쪽으로 이동하는 물체의 특별한 경우에 대해 단순화 될 수 있으며,움직이는 흑체의 스펙트럼을 계산하기 위해,이 공식을 흑체 스펙트럼의 각 주파수에 간단히 적용하는 것이 간단 해 보인다. 그러나,이 같은 각 주파수를 확장 단순히 충분하지 않습니다. 우리는 또한 빛을 받는 단단한 각이 또한 로렌츠 전이를 겪기 때문에,보기 가늠구멍의 유한 크기를 설명해야 한다. (우리는 이후에 조리개를 임의로 작고 소스를 임의로 멀리 허용 할 수 있지만 처음부터 무시할 수는 없습니다. 이 효과를 포함 할 때,온도에서 흑체 티 속도 5 와 함께 후퇴하는 것은 온도에서 정지 된 흑체와 동일한 스펙트럼을 갖는 것으로 보인다 티’,주어진:
T’=T1 1−v2/c2(1−c v cosθ){\displaystyle T’=T{\frac{1}{\sqrt{1-v^{2}/c^{2}}}}(1-{\frac{v}{c}}\cos\theta)}
의 경우에는 원본 이동하는 직접적으로 또는에서 관찰자,이 감소하는
T’=T c−c v+v{\displaystyle T’=T{\sqrt{\frac{c-v}{c+v}}}}
여기에 v>0 물러 소스와 v<0 을 나타내는 접근하는 소스입니다.
이것은 별과 은하의 속도가 상당한 분수에 도달 할 수있는 천문학에서 중요한 효과 다.우주 마이크로파 배경 복사에서 한 예가 발견되며,이 흑체 복사장에 대한 지구 운동으로부터 쌍극자 이방성을 나타낸다.
참조
- 색상
- 전자기 복사
- 빛
- 광자
- 온도
- 온도계
- 자외선
참고
- 복합 형용사로 사용될 때,이 용어는 일반적으로”흑체 방사선”에서와 같이 하이픈으로 연결되거나”흑체 방사선”에서와 같이 한 단어로 결합됩니다.”하이픈과 한 단어 형태는 일반적으로 명사로 사용해서는 안됩니다.
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모든 링크는 2016 년 6 월 11 일에 검색되었습니다.
- 도플러 효과와 흑체 방사선 대화 형 계산기를 계산. 대부분의 단위 시스템을 포함합니다.
- 인체의 냉각 메커니즘-초 물리학에서.
- 흑체 방출 애플릿.
- “흑체 스펙트럼”제프 브라이언트,볼프람 시연 프로젝트.
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- 흑체사
신세계백과사전으로 가져온 이 글의 역사:
- “흑체”의 역사”
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