A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A feketetest-sugárzás az abszolút fekete test hőmérsékleti sugárzása. A fekete test egy olyan ideális test, ami bármilyen hullámhosszú elektromágneses sugárzást teljesen elnyel. Azaz a spektrális abszorpcióképessége egy:
- , ahol a hullámhossz, T a hőmérséklet.
Természetesen a ráeső elektromágneses sugárzást 100%-ban elnyelő test szigorúan véve nem létezik. Mégis jó közelítéssel ilyennek tekinthetők a csillagok, vagy az izzólámpa izzószála. Még jobban modellezhető a fekete test egy belül fekete anyaggal bevont üreggel, aminek a falán egyetlen pici lyuk van — az az ún. üregsugárzás. Egy ilyen üregbe belépve a sugárzás szinte teljesen elnyelődik, hiszen nagyon kicsi a valószínűsége, hogy a sokszoros visszaverődés után éppen visszataláljon a lyukhoz és azon kilépjen.
Bár egy fekete test a ráeső sugárzásból semmit nem ver vissza, ez nem azt jelenti, hogy ő maga nem sugároz. Sőt! Mivel a Kirchoff-féle sugárzási törvény szerint egy adott hullámhosszon és hőmérsékleten bármely test spektrális emisszióképességének és abszorpcióképességének hányadosa állandó, a fekete test sugároz a legjobban.[1]
A feketetest-sugárzás spektruma
Az ábrán a különböző hőmérsékletű feketetest energia kisugárzásának spektrális eloszlását látjuk, amit kísérletileg már a 19. század vége felé meghatároztak. A görbék tulajdonságaival kapcsolatban két összefüggést is megállapítottak.
A magasabb hőmérséklethez tartozó görbék maximuma egyre inkább a rövidebb hullámhosszak felé tolódik (az abszolút hőmérséklet reciprokával arányos). A hőmérséklet és a görbe maximumához tartozó hullámhossz összefüggése a Wien-féle eltolódási törvény.
A görbék alatti terület, az egész spektrumhoz tartozóan kisugárzott összes energiát adja, ennek kapcsolatát a hőmérséklettel a Stefan–Boltzmann-törvény írja le.
Az energia kisugárzás hullámhosszfüggését leíró függvényt azonban sehogy sem sikerült a klasszikus fizika törvényei alapján levezetni. Az ábrán látszik, hogy a klasszikus elméletekből következő Rayleigh–Jeans-törvény nem jól írja le a mért görbék menetét.
Max Planck német fizikus meggondolásában feltételezte, hogy az energia kibocsátás nem folytonos, hanem csak diszkrét adagokban lehetséges. A megengedett energiák egy legkisebb adagnak – az energiakvantumnak – csak egész számú többszörösei lehetnek.
ahol f a sugárzás frekvenciája, és h a Planck-állandó.
A Planck által bevezetett mennyiség egy természeti állandó, amit a tervek szerint közeli jövőben a tömeg mértékegységének, a kg-nak a meghatározásához választanak az SI-ben.[2] 1900-ban az energiakvantum létezésének feltételezése nem csak a helyes sugárzási törvény levezetéséhez, hanem a kvantumfizika megszületéséhez is elvezetett.
A Planck-féle sugárzási törvény szerint a hullámhossztól függő spektrális eloszlásfüggvény a következő alakú:
ahol a hullámhossz, c a fénysebesség, k a Boltzmann-állandó, T az abszolút hőmérséklet. Az összefüggésből levezethetőek továbbá a fentebb már említett, korábban is ismert összefüggések: a Wien-féle eltolódási törvény, és a Stefan–Boltzmann-törvény is.
A Naphoz hasonló csillagok sugárzásának eloszlása nagyjából az 5000 K hőmérsékletű görbének felel meg, ahol az emissziós spektrum maximuma a látható fény tartományára esik. A Föld fekete testként 300 K körül sugároz, ennek a sugárzásgörbének a csúcsa a távoli infravörösbe esik. A Föld kisugárzásának nagy részét gyakorlatilag elnyeli a légkör.
Külső hivatkozások
- Letölthető interaktív Flash szimuláció a hőmérsékleti sugárzás tanulmányozásához magyarul. Elérés közvetlenül a PhET-től vagy egy magyarázó lapon át.
Források
- ↑ Erostyák J., Raics P., Kürti J., Sükösd Cs.: Fizika III. Fénytan. Relativitáselmélet. Atomhéjfizika. Atommagfizika. Részecskefizika
- ↑ http://www.bipm.org/en/measurement-units/new-si/
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.