
【電】 cavity radiation
empty; hollow; air; for nothing; vacancy
【計】 empty; null
【醫】 keno-
【經】 for nothing
antrum; cavity
【醫】 cava; cavern; caverna; cavitas; cavitat; cavity; cavum; celio-; chamber
coel-; coelio-; lumen; lumina; space; spatia; spatium
size; width of cloth
【機】 arm
discharge in a jet; fire; insinuate; send out; shoot
【醫】 ray
空腔輻射 (Kōngqiāng Fúshè) / Cavity Radiation
空腔輻射,英文稱為Cavity Radiation 或Blackbody Radiation(黑體輻射),是熱力學與量子力學中的核心概念。它描述了一個理想化的封閉空腔(腔體)在熱平衡狀态下,其内壁發射和吸收電磁輻射的物理現象。該空腔處于恒定溫度下,腔壁材料能完全吸收所有入射輻射(無反射),同時以連續頻譜發射電磁波,其輻射特性僅取決于腔體溫度,與腔壁材質無關。
熱平衡與頻譜分布
空腔内輻射場與腔壁達到熱平衡時,輻射能量按波長(或頻率)的分布遵循普朗克輻射定律(Planck's Law)。該定律由馬克斯·普朗克于1900年提出,首次引入能量量子化概念,奠定了量子力學的基礎。公式為:
$$
B_lambda(lambda, T) = frac{2hc}{lambda} frac{1}{e^{hc / lambda k_B T} - 1}
$$
其中 (B_lambda) 是光譜輻射率,(T) 為溫度,(lambda) 為波長,(h) 為普朗克常數,(c) 為光速,(k_B) 為玻爾茲曼常數。
黑體輻射模型
空腔輻射是理想黑體(blackbody)的物理實現。黑體指能吸收所有入射輻射而無反射的物體,其輻射頻譜僅由溫度決定。空腔的小孔輻射近似黑體輻射,常用于實驗測量。
斯特藩-玻爾茲曼定律與維恩位移定律
$$
j^* = sigma T
$$
其中 (sigma) 為斯特藩-玻爾茲曼常數。
$$
lambda
{text{max}} T = b$$
常數 (b approx 2898 mutext{m} cdot text{K})。
空腔輻射理論揭示了電磁輻射的量子本質,解釋了經典電磁理論無法說明的輻射頻譜現象。其應用包括:
注:因搜索結果未提供直接來源鍊接,以上引用基于經典物理學文獻及權威機構公開定義。實際寫作時可替換為可訪問的學術數據庫(如APS、AIP期刊)或NIST官方頁面鍊接以符合要求。
“空腔輻射”的正确術語應為空腔輻射(用戶原文中的“幅射”為筆誤,正确用詞為“輻射”),這一概念源于物理學中的熱輻射研究,以下是詳細解釋:
空腔輻射指處于熱平衡狀态下的封閉空腔(如理想黑體)内部産生的電磁輻射。其核心特點是輻射能量僅由腔體溫度決定,與腔體材料和形狀無關。例如,高溫爐内壁的輻射現象即符合這一模型。
若需進一步了解實驗細節或曆史背景,可參考熱力學教材或量子物理相關文獻。
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