Trupul absolut negru și radiația acestuia

Corpul absolut negru este numit astfel, deoarece absoarbe toate radiațiile care apar pe el (sau mai degrabă, în el), atât în ​​spectrul vizibil cât și în afara acestuia. Dar dacă corpul nu se încălzește, energia se reia înapoi. Această radiație, emisă de un corp absolut negru, prezintă un interes deosebit. Primele încercări de a-și studia proprietățile au fost făcute înainte de apariția modelului însuși.

La începutul secolului al XIX-lea, John Leslie a efectuat experimente cu diverse substanțe. După cum sa dovedit, funinginea neagră nu numai că absoarbe toată lumina vizibilă care se încadrează pe ea. Emisia în domeniul infraroșu este mult mai puternică decât alte substanțe mai ușoare. Era radiații termice, care diferă de celelalte specii în mai multe proprietăți. Radiația unui corp absolut negru este echilibrată, omogenă, are loc fără transfer de energie și depinde numai de ea temperatura corpului. La o temperatură suficient de ridicată a obiectului radiații termice devine vizibilă, iar apoi orice corp, inclusiv absolut negru, dobândește culoarea.

Un astfel de obiect unic care emite o definiție exclusivă forma de energie, nu ar putea ajuta la atragerea atenției. Deoarece vorbim de radiații termice, în cadrul termodinamicii au fost propuse primele formule și teorii cu privire la modul în care ar trebui să arate spectrul. Termorenamia clasică a fost capabilă să determine care lungime de undă trebuie să existe un maxim de radiație la o temperatură dată, în ce direcție și cât de mult se va schimba cu încălzire și răcire. Cu toate acestea, nu a fost posibil să se prezică care este distribuția energiei în spectrul unui corp absolut negru la toate lungimile de undă și, în special, în domeniul ultraviolet.

Conform ideilor termodinamicii clasice, energia poate fi radiată de orice porțiuni, inclusiv cele mici. Dar pentru ca un corp absolut negru să emită la lungimi de undă scurte, energia unora dintre particulele sale trebuie să fie foarte mare, iar în regiunea undelor ultra-scurte ar merge la infinit. În realitate, acest lucru este imposibil, infinitul a apărut în ecuații și a primit numele catastrofa ultravioletă. Doar teoria lui Planck despre faptul că energia poate fi radiată de porțiuni discrete - quanta - a ajutat la rezolvarea acestei dificultăți. Ecuațiile de termodinamică de astăzi sunt cazuri particulare de ecuații fizica cuantică.

Inițial, un corp complet negru a fost reprezentat ca o cavitate cu o gaură îngustă. Radiația din exterior intră în această cavitate și este absorbită de pereți. Pe spectrul de radiații, care trebuie să aibă un corp absolut negru, atunci spectrul radiației de la intrarea în peșteră, gaura fântânii, fereastra în camera întunecată într-o zi însorită etc., este similară. Dar, mai ales, spectrele coincid cu ea radiație relicvă Univers și stele, inclusiv soarele.

Se poate afirma cu încredere că mai multe particule dintr-un obiect sau altul cu energii diferite, cu atît radiația se va asemăna cu un corp negru. Curba de distribuție a energiei în spectrul unui corp absolut negru reflectă regularitatea statistică în sistemul acestor particule, singura corecție pe care energia transferată în timpul interacțiunilor este discretă.