在任何溫度下,能完全吸收任何波長電磁波的物體。
黑體,是一個理想化了的物體,它能夠吸收外來的全部電磁輻射,并且不會有任何的反射與透射。換句話說,黑體對于任何波長的電磁波的吸收系數為1,透射系數為0。但黑體不見得就是黑色的,即使它沒辦法反射任何的電磁波,它也可以放出電磁波來,而這些電磁波的波長和能量則全取決于黑體的溫度,不因其他因素而改變。當然,黑體在700K以下時看起來是黑色的,但那也只是因為在700K之下的黑體所放出來的輻射能量很小且輻射波長在可見光范圍之外。若黑體的溫度高過上述的溫度的話,黑體則不會再是黑色的了,它會開始變成紅色,并且隨著溫度的升高,而分別有橘色、黃色、白色等顏色出現,即黑體吸收和放出電磁波的過程遵循了光譜,其軌跡為普朗克軌跡(或稱為黑體軌跡)。黑體輻射實際上是黑體的熱輻射。在黑體的光譜中,由于高溫引起高頻率即短波長,因此較高溫度的黑體靠近光譜結尾的藍色區(qū)域而較低溫度的黑體靠近紅色區(qū)域。
在室溫下,黑體輻射的能量集中在長波電磁輻射和遠紅外波段;當黑體溫度到幾百攝氏度之后,黑體開始發(fā)出可見光。以鋼材為例根據溫度的升高過程,分別變?yōu)榧t色,橙色,黃色,當溫度超過1300攝氏度時開始發(fā)白色[1] 和藍色。當黑體變?yōu)榘咨臅r候,它同時會放出大量的紫外線。
黑體一詞是在1862年由基爾霍夫所命名并引入熱力學內,黑體所輻射出來的光線則稱做黑體輻射。黑體單位表面積的輻射功率P與其溫度的四次方成正比,即:P= σont-size: 12pt">T4式中σ稱為斯特藩-玻爾茲曼常數,又稱為斯特藩常數。
黑體的放射過程引發(fā)物理學家對量子場內的熱平衡狀態(tài)的興趣。在經典物理中,所有熱平衡的傅里葉模型都遵循能量均分定理。當物理學家使用經典物理解釋黑體時,不可避免的發(fā)生了紫外災難,即用于計算黑體輻射強度的瑞利-金斯定律在輻射頻率趨向于無窮大時計算結果也趨向于無窮大。由于黑體可以用于檢驗熱平衡的性質,因為它放出的輻射遵循熱力學散射,歷史上對黑體的研究成為了量子物理開始的契機。
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