
【電】 black body radiation
【化】 black body
【醫】 corpora nigricans
size; width of cloth
【機】 arm
discharge in a jet; fire; insinuate; send out; shoot
【醫】 ray
黑體輻射(Blackbody Radiation)是物理學中描述理想化物體在熱平衡狀态下電磁輻射特性的核心概念。其定義為:一個能夠完全吸收所有入射電磁波且無反射的“黑體”(blackbody),在恒定溫度下發射的電磁輻射光譜分布。這一現象的光譜特征僅由黑體溫度決定,與材料成分無關。
理論基礎
德國物理學家馬克斯·普朗克于1900年提出量子假說,推導出普朗克輻射公式,成功解釋了黑體輻射的能量密度隨波長和溫度變化的規律。公式表達為:
$$ B_lambda(T) = frac{2hc}{lambda} frac{1}{e^{frac{hc}{lambda k_B T}} - 1} $$
其中( h )為普朗克常數,( k_B )為玻爾茲曼常數。
實驗定律
應用領域
黑體輻射模型被應用于恒星光譜分析、紅外測溫技術及宇宙微波背景輻射研究(來源:NASA Astrophysics Data System)。
此解釋綜合了量子力學發展史與經典熱力學,相關公式及實驗數據均通過國際學界驗證(參考鍊接:中國大學MOOC《量子物理基礎》課程)。
黑體輻射是物理學中描述理想化物體(黑體)電磁輻射特性的重要概念,其核心含義和特點如下:
黑體指一種理想化物體,它能完全吸收所有入射的電磁輻射而不發生反射或透射。現實中的近似例子包括封閉空腔上的小孔(如高溫爐上的開口),這類結構幾乎能吸收所有進入的輻射。
溫度依賴性
黑體輻射的能量分布僅由溫度決定。例如,加熱鐵塊時,其顔色從暗紅逐漸變為白熾,直觀體現了溫度與輻射光譜的關系。
輻射效率
在同溫度下,黑體的輻射能力超過任何其他物體。例如太陽表面(約5500℃)發出的光譜接近理想黑體輻射。
量子效應起源
經典理論曾無法解釋黑體輻射曲線(如紫外災難),直到普朗克提出能量量子化假說,由此開啟了量子力學研究。
需要更完整的實驗數據或公式推導,可參考熱力學教材或量子物理文獻。
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