Jednym z wyników eksperymentalnych, który najbardziej przykuł uwagę naukowców pod koniec XIX wieku, było badanie światła emitowanego przez ciała, gdy są bardzo gorące, takie jak „gorące żelazo” lub nawet węgiel w żar. Kowale już wtedy wiedzieli, że gdy żelazo zmienia kolor na czerwony, jego temperatura wynosi około 1000 K, co ułatwia pracę.
W celu zbadania światła emitowanego przez gorące ciała zaproponowano model, w którym ideą było wykonywanie obliczeń tylko na promieniowaniu wytwarzanym przez termiczne mieszanie ciała. Takie ciało powinno pochłaniać całe docierające do niego promieniowanie, nie mogąc go odbijać. Tym samym korpus musiałby być całkowicie czarny, stąd nazwa modelu: promieniowanie ciała doskonale czarnego.
Patrząc w przeszłość, biorąc pod uwagę to, co wiemy dzisiaj, możemy stwierdzić, że badanie promieniowania ciała doskonale czarnego oznacza pojawienie się Mechanika kwantowa.
Po pierwsze, musimy naprawdę zrozumieć, czym jest promieniowanie ciała doskonale czarnego. Kiedy ogrzewamy ciało, zaczyna emitować promieniowanie elektromagnetyczne. Można więc powiedzieć, że widmo tego promieniowania zależy od temperatury ciała. Na przykład piec hutniczy lub słońce wytwarza promieniowanie poprzez mieszanie termiczne. Jeśli spojrzymy na rozpalone do czerwoności węgle, zobaczymy promieniowanie ciała doskonale czarnego z ciała o bardzo wysokiej temperaturze.
żarówka
Przykładem promieniowania ciała doskonale czarnego, które mamy w życiu codziennym, jest żarówka. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez żarnik lampy, nagrzewa się on dzięki efektowi Joule'a i zachowuje się praktycznie jak czarne ciało. Gdy temperatura zbliża się do 2000 K, część energii jest emitowana jako światło widzialne, które jest wykorzystywane do oświetlenia. Jednak znaczna część energii cieplnej jest emitowana w widmie podczerwieni i nie jest wykorzystywana w oświetleniu.
Aby zwiększyć wydajność świetlną lampy elektrycznej, konieczne jest zwiększenie temperatury żarnika. Aby wytwarzać światło zbliżone do światła słonecznego, żarnik musi działać w temperaturze zbliżonej do powierzchni Słońca, która wynosi około 5700 K. Wolfram używany do produkcji żarników ma temperaturę topnienia 3137 K.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Autor: Domitiano Marques
Ukończył fizykę
Brazylijska drużyna szkolna
Współczesna fizyka - Fizyka - Brazylia Szkoła
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. „Promieniowanie ciała doskonale czarnego”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/radiacao-corpo-negro.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
