Absoliučiai juodas kūnas

Absoliučiai juodas kūnas – fizikinė abstrakcija, reiškianti kūną, kuris sugeria visas į jį krentančias elektromagnetines bangas bei bangų neatspindi.^[1] Nepaisant to, absoliučiai juodas kūnas gali spinduliuoti elektromagnetines bangas ir turėti savo spalvą. Jo spinduliavimo spektrą apsprendžia vienintelis parametras – temperatūra. Dėl to kartais jį siūloma vadinti idealiuoju spinduoliu.

Terminą „absoliučiai juodas kūnas“ 1860 m. pirmą kartą panaudojo Gustavas Kirchhofas.

1900 m. remdamasis hipoteze, kad elektromagnetinės bangos spinduliuojamos porcijomis (kvantais), kurių energija susieta su dažniu (Planko hipotezė):

${\displaystyle E=h\nu \,}$,

Maksas Plankas išvedė juodojo kūno spinduliuotės dėsnį:

${\displaystyle I(\nu )={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}}}$

Čia

• ${\displaystyle I(\nu )d\nu \,}$ yra energijos kiekis iš ploto vieneto per laiko vienetą į erdvinio kampo vienetą, spinduliuojamas dažnių intervale tarp ν ir ν+dν;
• ${\displaystyle T\,}$ yra absoliučiai juodo kūno temperatūra;
• ${\displaystyle h\,}$ yra Planko konstanta;
• ${\displaystyle c\,}$ yra šviesos greitis;
• ${\displaystyle k\,}$ yra Bolcmano konstanta.

Terminas Planko dėsnis kartais naudojamas Planko hipotezei apie energijos kvantavimą nusakyti (${\displaystyle E=h\nu }$), o kartais kaip Planko spinduliuotės dėsnis – juodojo kūno spinduliavimo dėsnio sinonimas, todėl skaitant literatūrą reikia įsigilinti, ką autorius turi omenyje.

Tai yra sąryšis tarp absoliučiai juodo kūno temperatūros ir bangos ilgio, ties kuriuo yra spinduliavimo maksimumas:

${\displaystyle T\lambda _{\mathrm {max} }=2,898...\times 10^{6}\ \mathrm {nm\ K} .\,}$

Nanometras yra patogus dydis nusakant optinio (šviesos) diapazono bangos ilgius.

Pilna energija ${\displaystyle j^{\star }}$, spinduliuojama iš absoliučiai juodo kūno paviršiaus vieneto yra proporcinga temperatūros ketvirtajam laipsniui:

${\displaystyle j^{\star }=\sigma T^{4}.\,}$

Proporcingumo koeficientas yra vadinamas Stefano ir Bolcmano konstanta.