Закон випромінювання абсолютно чорного тіла

“Квантова механіка чарівна”, – пише фахівець з квантової теорії Деніель Грінбергер. Квантова механіка, згідно з якою речовина має властивості як хвилі, так і частинки, народилася після новаторських робіт по випромінюванню нагрітих об’єктів. Уявіть спіраль електронагрівача, яка стає спочатку коричневою, а потім, нагріваючись, – червоною. Закон випромінювання абсолютно чорного тіла (АЧТ), запропонований німецьким фізиком Максом Планком в 1900 р, визначає кількість енергії, що випускається чорними тілами на даній довжині хвилі. АЧТ – це об’єкт, який випускає і поглинає максимально можливу кількість випромінювання на будь-якій даній довжині хвилі при будь-якій даній температурі.

Кількість теплового випромінювання АЧТ змінюється з частотою і температурою. Значна частина спектру випромінювання багатьох предметів з нашого повсякденного життя припадає на інфрачервоний або субміліметровий діапазони, невидимі людським оком. Однак у міру підвищення температури тіла переважаюча частина спектра його випромінювання зміщується, так що ми можемо бачити його світіння.

У лабораторних умовах АЧТ можна змоделювати, взявши великий порожнистий твердий об’єкт зразок сферичної оболонки, в якій зроблено невеликий отвір. Випромінювання, що потрапляє в отвір, відбивається від внутрішніх стінок, втрачаючи при кожному відбитті енергію, яка поглинається оболонкою. До того моменту, коли випромінювання добереться, нарешті, до вихідного отвору, його інтенсивність буде пренебрежимо мала. Таким чином, отвір грає роль АЧТ, що поглинає все падаюче на нього випромінювання. Планк представив стінки порожнини такого АЧТ як набір мікроскопічних електромагнітних осциляторів. Він постулював, що їхня енергія дискретна і може приймати лише певні значення. Ці осциллятори здатні випромінювати енергію в порожнину або поглинати її звідти тільки дискретними порціями – так званими квантами. Уявлення Планка про квантуванні енергії осциляторів і теоретичний висновок його закону випромінювання АЧТ принесли йому в 1918 р Нобелівську премію. Зараз ми знаємо, що Всесвіт відразу після Великого вибуху була майже ідеальним чорним тілом. Термін “чорне тіло” був введений в 1860 році німецьким фізиком Густавом Кірхгофа.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Закон випромінювання абсолютно чорного тіла