Kirchoff’un termal radyasyon kanunu

Siyaha Yakın Cisimler

Uzun zamandır bilinen üzere karbon-karası kaplama herhangi bir cisme neredeyse siyah yapmaktadır. Bazı diğer cisimler belirli dalga boylarında nerdeyse siyahdır. Bu tip cisimler yüksek sıcaklıkta bulunamazlar.
Karbon karası kaplamada yeni bir gelişme karbon-nanotüplerde yaşanmıştır. Nano gözenekli materyaller vakumlu ortamda kırılma indisine sahip olabilirler. Örnek olarak sunabileceğimiz bir vakada kırılma indisi 0.045% olarak ölçülmüştür.

Opak (Şeffaf Olmayan) Cisimler

Termal radyasyonla karşılaşınca opak olan materyaller, sıcaklık radyasyonu için yapılan çalışmalarda kullanılabilecek değerli bir kavramdır. Planck yaptığı çalışmalar sonucundu bu tip materyaller için yapılan yakınlaştırmaların ilingesel olarak bir arayüz paylaşması gerektiği kanısına varmıştır. Bu materyaller arayüzlerini bitişik ortalarıyla paylaşırlar ki bunlar hava gibi oksijeni az olan maddeler olmaktadır. Bahsedilen arayüz herhangi bir cisim veya materyal olmamakla birlikte herhangi bir soğurma veya yayma yapmaz. Bu birbirine temas eden iki farklı ortamın matematiksel yüzeyidir. Bu nüfuz eden radyasyonun kırılmasıdır. Bu durum Helmholtz karşılıklığına prensibine uymaktadır. Opak cisim içinde bir cisim varmış ve bu cisim kendine ulaşan bütün radyasyonu emiyormuş gibi düşünülür. İçteki bu cisim ayrıca herhangi radyasyon yayılımı yapmaz. Bu durumda opak cismin materyali radyasyona göre siyah gibi davranır fakat gerçekçe içteki cisim ve arayüz asla kusursuz bir siyahlık göstermezler. Planck’ın modelinde, kusursuz siyah cisimler -ki kendisi doğada bulunmalarının imkansız olduğunu savunmuştur-  kendilerinin opak içlerine ek olarak kusuruz iletim yapan ve yansıtmayan arayüzlere sahiptir.

Boşluk (Kavite) Radyasyonu

Boşluğun etrafındaki duvarlar bütün dalga boylarında önemli miktarda radyasyon emen opak materyallerden yapılabilir. İç duvarların bütün bölgelerinin her dalga boyunda çok iyi birer emici olması çok önemli değildir. Emilen radyasyon dalga boylarının mesafesi farklı tipte materyallerin boşluğun iç duvarları boyunca kullanılarak sağlanabilir. Termodinamik dengede boşluk (kavite) radyasyonu tam olarak Plank kanununa uyar. Bu durumda termodinamik dengedeki boşluk (kavite) radyasyonu Kirchoff kanunun tam olarak uygulandığı termodinamik denge karacisim radyasyonu olarak ele alınabilir.

Kavite Duvarlarının İçindeki Boşluk

Deneysel çalışmalar için, kavite duvarlarının içindeki boşluk siyah yüzey için güzel bir yaklaşık olmaktadır. Fakat bu durum kusursuz bir Lambertian değildir. Buna ek olarak amacına ulaşabilmesi için neredeyse en doğru açıdan bakılması gerekemektedir. Bu tip kurulumların yapılması Planck Kanunu olarak da bilinen, Kirchoff’un evrensel fonksiyonunun matematiksel anlamına ulaşmak için oldukça önemlidir.

Kirchoff’un Kusursuz Kara Cisimleri

Planck’ın bir başka deyişi ise Kirchoff’un kusursuz kara cisimleri ile alakalıydı. Planck’a göre Kirchoff’un kusursuz kara cisimleri bulunduğumuz fiziksel ortamda var olamazlardı. Planck bunların kuramsal kurgular olduğunu öne sürüyordu. Kirchoff’un kusursuz kara cisimleri üzerinde oldukça ince bir katman bulunmaktaydı ve bu katmanlar emdikleri radyasyonu ne saçıyolardı ne de yansıtıyorlardı. Bu kara cisimler radyasyonu Lambert’in kosinüs kanununa göre  kusursuz bir biçimde emiyorlardı