Was ist Schwarzkörperstrahlung?

In der Physik ist ein schwarzer Körper ein Objekt, das alle elektromagnetische Strahlung absorbiert, rein nicht reflektierend und undurchsichtig ist. Dementsprechend wird seine Farbe nur von seiner Temperatur bestimmt. Unterschiedliche Temperaturen reflektieren Atome mit unterschiedlichen Intensitäten, die den jeweiligen Wellenlängen der erzeugten elektromagnetischen Strahlung entsprechen. Schwarze Körper und Probleme rund um ihre Strahlung sind besonders berühmt für ihre Rolle bei der Formulierung der Quantenmechanik im frühen 20. Jahrhundert.

Schwarzkörperstrahlung wird manchmal auch als Hohlraumstrahlung bezeichnet, da in einem Labor ein kleines Loch, das mit einem größeren Hohlraum verbunden ist, einem Schwarzkörper am nächsten kommt. Da jegliches einfallende Licht mehrmals um das Innere des Hohlraums herum reflektiert werden muss, um nach außen reflektiert zu werden, während dessen es fast sicher absorbiert wird, kommt das Hohlraumloch den Kriterien des Nichtreflexionsvermögens für schwarze Körper sehr nahe. Laut Gustav Kirchhoff, dem Physiker, der 1860 die Begriffe "Schwarzer Körper" und "Schwarzkörperstrahlung" einführte, wird das vom Ganzen ausgehende Spektrum nur von der Temperatur der Kavität und überhaupt nicht von den zu erhitzenden Materialien abhängen .

Wenn die Temperatur eines schwarzen Körpers steigt, sendet er elektromagnetische Strahlung mit höherer Intensität und kürzeren Wellenlängen aus. Bei 1000 K (Kelvin, gleich wie Celsius, aber 0 ist absoluter Nullpunkt, –273,15 ° C) ist die Schwarzkörperstrahlung rot, von 2000 K bis 4000 K ist die Strahlung orange und beginnt bei Temperaturen über 4000 weiß zu werden K, bei dem alle typischen Substanzen in flüssiger Form vorliegen.

In der realen Welt ist der kosmische Mikrowellenhintergrund, das "Echo" des Urknalls, die der Schwarzkörperstrahlung am nächsten kommt. Schwarze Löcher können als schwarze Körper bezeichnet werden, und Stephen Hawking entdeckte, dass sie ihre eigene Schwarzkörperstrahlung abgeben - die ihm zu Ehren Hawking-Strahlung genannt wurde.

Versuche, das Emissionsspektrum der Schwarzkörperstrahlung zu charakterisieren, führten Wissenschaftler wie Planck und Einstein zu dem Schluss, dass elektromagnetische Strahlung quantisiert wird, was schließlich zur Revolution der Quantenmechanik führte.