Absoluutselt must keha: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
Resümee puudub |
||
3. rida:
Kuigi ükski materjal ei käitu absoluutselt musta keha taoliselt, on võimalik implementeerida objekt, mille omadused on kuitahes lähedased absoluutselt musta keha omadele. Selliseks objektiks on tumedate (nt tahmatud) siseseintega õõnsus, mille seina on tehtud hästi väike avaus. Välisele [[vaatleja]]le tundub auk absoluutselt mustana, sest läbi avause õõnsusse sattunud valguskiir peegeldub mitmeid kordi õõnsuse siseseintel enne kui pääseb uuesti läbi avause välja ja seega neeldub praktiliselt täielikult (muuseas, samal põhjusel näib toa sisemus päikesepaistelisel päeval kaugelt läbi avatud akna vaadatuna mustana). Kuna avaus on hästi väike, siis õõnsuse sisemuses olev kiirgus on praktiliselt [[termodünaamiline tasakaal|tasakaalus]] seintega (mida hoitakse fikseeritud [[temperatuur]]il). Seega avaus kiirgab välja tasakaalulise spektriga kiirgust (nagu absoluutselt must keha).
[[Image:Planck_law_log_log_scale.png|right|thumb|Absoluutselt musta keha kiirguse spekter (ühikulise pindala kohta). Näidatud on ka nähtava spektraalpiirkonna piirid.]]
Absoluutselt musta keha kiirguse spekter (temperatuuril ''T'') on antud [[Plancki kiirgusseadus]]ega:
: <math>I(\lambda,T)=\frac{2\pi hc^2}{\lambda^5}\frac{1}{e^{hc/\lambda kT}-1}</math>,
kus ''I'' on kiirguse intensiivsus (W) ühikulise [[pindala]] (m<sup>2</sup>) ja ühikulise [[lainepikkus]]e intervalli (nm) kohta, <math>\lambda</math> on lainepikkus, ''h'' on [[Plancki konstant]], ''c'' on valguse kiirus vaakumis ja ''k'' on [[Boltzmanni konstant]]. Integreerides üle kõigi lainepikkuste, saadakse summaarne kiirguse võimsus:
: <math>\int_0^\infty I(\lambda,T)d\lambda\propto T^4</math>.
Seda nimetatakse '''[[Stefan-Boltzmanni seadus]]eks''' ([[võrdelisus|võrdeteguri]] väärtuseks tuleb <math>\sigma=5,\!67\times 10^{-8}\,\text{W}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{K}^{-4}</math>, mida nimetatakse [[Stefan-Boltzmanni konstant|Stefan-Boltzmanni konstandiks]]). Seega kiirguse intensiivsus kasvab väga kiiresti temperatuuri tõustes. Kiirguse maksimum asub lainepikkusel, mis on arvutatav [[Wieni nihkeseadus]]ega:
: <math>\lambda_\text{max}T =\text{Const}\approx 2898\,\mu\text{m}\cdot\text{K}</math>.
See näitab, et temperatuuri tõustes nihkub spektri maksimum lühemate lainepikkuste poole. Vastavalt muutub ka kiirguse värvitoon.
[[Image:Color temperature.svg|center|Soojuskiirguse värvitoon sõltuvalt temperatuurist]]
Reaalsed kehad emiteerivad kiirgust vähem kui sama temperatuuriga absoluutselt must keha, vastavat koefitsienti nimetatakse keha [[kiirgamisvõime]]ks ja tähistatakse <math>\varepsilon</math>. Seega <math>0<\varepsilon<1</math>. Vastavalt [[Kirchhoffi seadus]]ele on see võrdne keha [[neelamisvõime]]ga. Kui <math>\varepsilon=\text{Const}</math> (ei sõltu lainepikkusest), nimetatakse keha ''halliks'' (neelab ühtemoodi igasugusel lainepikkusel).
Enamuse tahkete kehade ning kõrgele rõhule ja temperatuurile viidud gaaside [[soojuskiirgus]] on spektraalkoostiselt siiski üsna lähedane absoluutselt musta keha omale. See võimaldab kiirguse spektri järgi hinnata keha temperatuuri. Sellisel viisil määratud temperatuuri nimetatakse [[värvustemperatuur]]iks.
{{commons|Category:Black body|Kategooria:Must keha}}
| |||