作业帮为什么绝对黑体不存在啊
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/06 03:56:20
为什么绝对黑体不存在啊
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为什么绝对黑体不存在啊
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领.辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布.这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称之为热辐射.为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律,物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body),以此作为热辐射研究的标准物体.
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收,既没有反射,也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射).显然自然界不存在真正的黑体,但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上).
普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布,在一定温度下,单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为
B(λ,T)=2hc2 /λ5 ·1/exp(hc/λRT)-1
B(λ,T)—黑体的光谱辐射亮度(W,m-2 ,Sr-1 ,μm-1 )
λ—辐射波长(μm)
T—黑体绝对温度(K、T=t+273k)
C—光速(2.998×108 m·s-1 )
h—普朗克常数,6.626×10-34 J·S
K—波尔兹曼常数(Bolfzmann),1.380×10-23 J·K-1 基本物理常数
由图2.2可以看出：
①在一定温度下,黑体的谱辐射亮度存在一个极值,这个极值的位置与温度有关,这就是维恩位移定律(Wien)
λm T=2.898×103 (μm·K)
λm —最大黑体谱辐射亮度处的波长(μm)
T—黑体的绝对温度(K)
根据维恩定律,我们可以估算,当T～6000K时,λm 0.48μm(绿色).这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处.
当T～300K,λm～9.6μm,这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处.
②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度绝对大于低温黑体的谱辐射亮度,不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处.
如果把B(λ,T)对所有的波长积分,同时也对各个辐射方向积分,那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann),绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T)
B(T)=δT4 (W·m-2 )
δ为Stefan-Boltzmann常数,等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4
但现实世界不存在这种理想的黑体
世上没有绝对的事,黑体不是恒稳定的,再强的黑体时间长了要消亡,射入黑体的波总会有一部分逃离出黑体.同理绝对零度-273在自然界也是达不到的.