Wat is Black-Body Radiation?
In de natuurkunde is een zwart lichaam een object dat alle elektromagnetische straling absorbeert, omdat het puur niet-reflecterend en ondoorzichtig is. Dienovereenkomstig wordt de kleur alleen bepaald door de temperatuur. Verschillende temperaturen stuiteren atomen rond met verschillende intensiteiten die overeenkomen met respectieve golflengten van elektromagnetische straling die wordt geproduceerd. Zwarte lichamen en problemen rond hun straling zijn vooral beroemd om hun rol in de formulering van kwantummechanica in de vroege 20e eeuw.
Black-body straling wordt soms ook holtestraling genoemd, omdat in een laboratorium de kleinste afstand tot een zwart lichaam een klein gaatje is dat is verbonden met een grotere holte. Omdat elk binnenkomend licht meerdere keren rond het inwendige van de holte moet stuiteren om terug te worden gereflecteerd, gedurende welke het vrijwel zeker wordt geabsorbeerd, benadert het holtegat mooi de criteria van niet-reflectiviteit voor zwarte lichamen. Volgens Gustav Kirchhoff, de fysicus die in 1860 de termen 'zwart lichaam' en 'zwart lichaam straling' introduceerde, hangt het spectrum dat uit het geheel komt alleen af van de temperatuur van de holte en helemaal niet van de specifieke materialen die worden verwarmd .
Naarmate de temperatuur van een zwart lichaam toeneemt, straalt het elektromagnetische straling uit bij hogere intensiteiten en kortere golflengten. Rond 1000 K (Kelvin, hetzelfde als Celsius maar 0 is absoluut nul, –273.15 ° C), zwartlichaamsstraling is rood, van 2000 K tot 4000 K, de straling is oranje en begint dan wit te worden bij temperaturen voorbij 4000 K, waarbij alle typische stoffen in vloeibare vorm zijn.
In de echte wereld is de kosmische microgolfachtergrond, de "echo" van de oerknal het dichtst in de buurt van zwartlichaamstraling. Zwarte gaten kunnen worden omschreven als zwarte lichamen, en het was Stephen Hawking die ontdekte dat ze hun eigen zwarte-lichaamstraling uitzenden - die ter ere van hem Hawking-straling werd genoemd.
Pogingen om het emissiespectrum van zwartlichaamsstraling te karakteriseren, hebben wetenschappers zoals Planck en Einstein ertoe gebracht te suggereren dat elektromagnetische straling wordt gekwantificeerd, wat uiteindelijk leidde tot de revolutie in de kwantummechanica.