Kas ir melnā ķermeņa starojums?

Melns ķermenis ir objekts, kas absorbē visu ienākošo elektromagnētisko starojumu. Ķermeņa virsma neatspoguļo krītošo starojumu. Melni ķermeņi fiziskajā pasaulē nepastāv; tie ir idealizēti objekti, ko izmanto konceptuāliem un teorētiskiem mērķiem. Reālās pasaules ķermeņi vienmēr atspoguļo kādu ienākošā starojuma daļu, lai gan šis daudzums var atšķirties. Melni ķermeņi ir nosaukti par tādiem, jo, neatspoguļojot krītošus gaismas viļņus, tie aukstumā izskatītos melni.

Visi objekti, ieskaitot melnos ķermeņus, izstaro termiskā starojuma daudzumu, kas ir atkarīgs no objekta temperatūras. Faktiski šī summa ir proporcionāla objekta absolūtajai temperatūrai līdz ceturtajai pakāpei. Divkāršojot objekta absolūto temperatūru, piemēram, pagriežot cepeškrāsni no istabas temperatūras līdz aptuveni 600 ° Fārenheita (315 ° C) temperatūrai, tiks iegūts 16 reizes lielāks termiskais starojums. Tādējādi kopējais termiskā starojuma daudzums krasi palielinās līdz ar augstāku temperatūru.

Temperatūrā, kas zemāka par aptuveni 900 ° F (482 ° C), lielākā daļa melnā ķermeņa starojuma atrodas elektromagnētiskā spektra infrasarkanajā daļā. Šī starojuma viļņu garums ir ārpus cilvēka vizuālās uztveres diapazona, kas izskaidro, kāpēc cilvēki nakts laikā nevar redzēt telpas temperatūras objektus. Tomēr ļoti karsti objekti sāk izstarot būtībā redzamā gaismas diapazonā. Tas izskaidro, kāpēc cilvēki naktī var redzēt degošu malku vai tālu zvaigzni. Šo karsto objektu gaisma galvenokārt netiek atspoguļota no citiem avotiem, tāpēc tas ir melnā ķermeņa starojums.

Kā minēts, reālās pasaules objekti vienmēr atspoguļo daļu no saņemtās gaismas. Indivīdi interpretē šo atstaroto gaismu kā spēju “redzēt” objektu; cilvēki var redzēt vēsus objektus, jo tie atspoguļo karstāku objektu melnā ķermeņa starojumu. Neatkarīgi no tā, vai redzamās gaismas viļņi nāk no saules vai spuldzes, tie sasniedz mūsu acis tikai pēc atlēciena no vēsa objekta. Bez šī oriģinālā melnā ķermeņa starojuma vēsi objekti izskatītos melni — tieši to cilvēki pamana naktī, neredzot karstus objektus. Ja cilvēki varētu redzēt infrasarkano staru, viņi varētu redzēt pat istabas temperatūras objektus.