热力学术语 黑体


热力学术语 黑体

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黑体(热力学术语)黑体(black body) , 是一个理想化了的物体 , 它能够吸收外来的全部电磁辐射 , 并且不会有任何的反射与透射 。换句话说 , 黑体对于任何波长的电磁波的吸收係数为1 , 透射係数为0 。
【热力学术语 黑体】物理学家以此作为热辐射研究的标準物体 。它能够吸收外来的全部电磁辐射 , 并且不会有任何的反射与透射 。
基本介绍中文名:黑体
外文名:black body
性质:热力学术语
旧称:绝对黑体
领域:物理
简介但黑体不见得就是黑色的 , 即使它没办法反射任何的电磁波 , 它也可以放出电磁波来 , 而这些电磁波的波长和能量则全取决于黑体的温度 , 不因其他因素而改变 。当然 , 黑体在700K以下时看起来是黑色的 , 但那也只是因为在700K之下的黑体所放出来的辐射能量很小且辐射波长在可见光範围之外 。若黑体的温度高过上述的温度的话 , 黑体则不会再是黑色的了 , 它会开始变成红色 , 并且随着温度的升高 , 而分别有橘色、黄色、白色等颜色出现 , 即黑体吸收和放出电磁波的过程遵循了光谱 , 其轨迹为普朗克轨迹(或称为黑体轨迹) 。黑体辐射实际上是黑体的热辐射 。在黑体的光谱中 , 由于高温引起高频率即短波长 , 因此较高温度的黑体靠近光谱结尾的蓝色区域而较低温度的黑体靠近红色区域 。在室温下 , 黑体辐射的能量集中在长波电磁辐射和远红外波段;当黑体温度到几百摄氏度之后 , 黑体开始发出可见光 。以钢材为例根据温度的升高过程 , 分别变为红色 , 橙色 , 黄色 , 当温度超过1300摄氏度时开始发白色和蓝色 。当黑体变为白色的时候 , 它同时会放出大量的紫外线 。黑体一词是在1862年由基尔霍夫所命名并引入热力学内 , 黑体所辐射出来的光线则称做黑体辐射 。黑体单位表面积的辐射功率P与其温度的四次方成正比 , 即:P= σ
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式中σ称为斯特藩-玻尔兹曼常数 , 又称为斯特藩常数 。黑体的放射过程引发物理学家对量子场内的热平衡状态的兴趣 。在经典物理中 , 所有热平衡的傅立叶模型都遵循能量均分定理 。当物理学家使用经典物理解释黑体时 , 不可避免的发生了紫外灾难 , 即用于计算黑体辐射强度的瑞利-金斯定律在辐射频率趋向于无穷大时计算结果也趋向于无穷大 。由于黑体可以用于检验热平衡的性质 , 因为它放出的辐射遵循热力学散射 , 历史上对黑体的研究成为了量子物理开始的契机 。定义⑴在任何温度下 , 完全吸收任何波长的外来辐射而无任何反射的物体 。⑵吸收比为1的物体 。⑶在任何温度下 , 对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体 。以上三条等价 。工业套用套用简介黑体在工业上主要套用于测温领域 , 最主要的产品是黑体炉 。对辐射温度计的校準、检定 , 通常採用比较法 , 就是通过高稳 定度的辐射源(通常为 黑体辐射源)和其他配套设备 , 将标準器所复现的温度与被检辐射温度计所复现的温度进行比较 , 以判断其是否合格或给出校準结果 。