Vad är svartkroppsstrålning?

I fysiken är en svart kropp ett föremål som absorberar all elektromagnetisk strålning och är rent icke-reflekterande och ogenomskinlig. Följaktligen dikteras dess färg endast av dess temperatur. Olika temperaturer studsar atomer med olika intensiteter som motsvarar respektive våglängder för elektromagnetisk strålning som produceras. Svarta kroppar och frågor kring deras strålning är särskilt kända för sin roll i formuleringen av kvantmekanik i början av 1900-talet.

Svartkroppsstrålning kallas ibland också kavitetsstrålning, eftersom i ett laboratorium är den närmaste tillnärmningen till en svart kropp ett litet hål anslutet till ett större kavitet. Eftersom allt inkommande ljus måste studsa runt det inre av kaviteten flera gånger för att det ska reflekteras tillbaka ut, under vilket det är nästan säkert att absorberas, uppskattar kavitetshålet fint kriterierna för icke-reflektionsförmåga för svarta kroppar. Enligt Gustav Kirchhoff, fysikern som introducerade termerna "svart kropp" och "svartkroppsstrålning" 1860, kommer spektrumet som härrör från hela beror bara på kavitetstemperaturen och inte alls på de specifika material som värms upp .

När temperaturen på en svart kropp ökar avger den elektromagnetisk strålning vid högre intensiteter och kortare våglängder. Cirka 1000 K (Kelvin, samma som Celsius men 0 är absolut noll, –273,15 ° C), svartkroppsstrålning är röd, från 2000 K till 4000 K, strålningen är orange och börjar sedan bli vit vid temperaturer över 4000 K, vid vilken alla typiska ämnen är i flytande form.

I den verkliga världen är den kosmiska mikrovågsbakgrunden, "ekot" från Big Bang, den närmaste tillnärmningen till svartkroppsstrålning. Svarta hål kan beskrivas som svarta kroppar, och det var Stephen Hawking som upptäckte att de avger sin egen svartkroppsstrålning - som fick honom Hawking-strålning till hans ära.

Försök att karakterisera utsläppsspektrumet för svartkroppsstrålning är det som fick forskare som Planck och Einstein att föreslå att elektromagnetisk strålning kvantiseras, vilket så småningom ledde till kvantmekanikrevolutionen.