黑體輻射包括哪幾個定律

黑體輻射包括哪幾個定律的答案是:普朗克定律;維恩位移定律;斯蒂芬-玻爾茲曼定律

黑體輻射包括哪幾個定律

任何物體都具有不斷輻射、吸收、反射電磁波的性質。輻射出去的電磁波在各個波段是不同的,也就是具有一定的譜分佈。這種譜分佈與物體本身的特性及其温度有關,因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴於物質具體物性的熱輻射規律,物理學家們定義了一種理想物體——黑體(black body),以此作為熱輻射研究的標準物體。

在任何條件下,對任何波長的外來輻射完全吸收而無任何反射的物體,即吸收比為1的物體。

在黑體輻射中,隨着温度不同,光的顏色各不相同,黑體呈現由紅——橙紅——黃——黃白——白——藍白的漸變過程。某個光源所發射的光的顏色,看起來與黑體在某一個温度下所吸收的光顏色相同時,黑體的這個温度稱為該光源的色温。“黑體”的温度越高,光譜中藍色的成份則越多,而紅色的成份則越少。例如,白熾燈的光色是暖白色,其色温表示為2700K,而日光色熒光燈的色温表示則是6000K。

理想黑體可以吸收所有照射到它表面的電磁輻射,並將這些輻射轉化為熱輻射,其光譜特徵僅與該黑體的温度有關,與黑體的材質無關。從經典物理學出發推導出的維恩定律在低頻區域與實驗數據不相符,而在高頻區域,從經典物理學的能量均分定理推導出瑞利-金斯定律又與實驗數據不相符,在輻射頻率趨向無窮大時,能量也會變得無窮大,這種結果被稱作為“紫外災變”。1900年10月,馬克斯·普朗克將維恩定律加以改良,又將玻爾茲曼熵公式重新詮釋,得出了一個與實驗數據完全吻合的普朗克公式來描述黑體輻射。但是在詮釋這個公式時,通過將物體中的原子看作微小的量子諧振子,他不得不假設這些量子諧振子的總能量不是連續的,即總能量只能是離散的數值(經典物理學的觀點恰好相反)。

後來,普朗克進一步假設單獨量子諧振子吸收和放射的輻射能是量子化的。

所謂黑體是指入射的電磁波全部被吸收,既沒有反射,也沒有透射( 當然黑體仍然要向外輻射)。

基爾霍夫輻射定律(Kirchhoff),在熱平衡狀態的物體所輻射的能量與吸收率之比與物體本身物理性質無關,只與波長和温度有關。按照基爾霍夫輻射定律,在一定温度下,黑體必然是輻射本領最大的物體,可叫作完全輻射體。

黑體輻射是指由理想放射物放射出來的輻射,在特定温度及特定波長放射最大量之輻射。同時,黑體是可以吸收所有入射輻射的物體,不會反射任何輻射,但黑體未必是黑色的,例如太陽為氣體星球,可以認為射向太陽的電磁輻射很難被反射回來,所以認為太陽是一個黑體(絕對黑體是不存在的)。理論上黑體會放射頻譜上所有波長的電磁波。維恩位移定律是描述黑體電磁輻射能流密度的峯值波長與自身温度關係的定律。