גוף שחור

בפיזיקה, גוף שחור הוא עצם אידיאלי הבולע באופן מושלם קרינה אלקטרומגנטית בכל אורכי הגל, ללא החזרה או העברה. גוף שחור פולט קרינה אלקטרומגנטית באופן התלוי אך ורק בטמפרטורה שלו, על פי חוק פלאנק. קרינה זו מכונה קרינת גוף שחור.
 
במציאות, גוף שחור מתאר בקירוב טוב משטחים רבים, בעיקר משטחים טבעיים. קיימים גם מכשירים המדמים גוף שחור בדיוק גבוה, לשימושים תעשייתיים ומדעיים.

גוף אפור ואמיסיביות 
במציאות לא קיים גוף שחור אידיאלי, אך נוח להשתמש במודל גוף שחור והוא משמש קירוב טוב לחומרים רבים בטווח רחב של אורכי גל. חומרים רבים קורנים באופן דומה לגוף שחור, אך ביעילות קטנה מ־1 וקבועה בקירוב. ניתן לעשות שימוש במדד האמיסיביות לתיאור היחס שבין הפליטה של גוף אפור לפליטה של גוף שחור. על פי חוק קירכהוף יחס זה זהה למקדם הבליעה של הגוף. האמיסיביות בדרך כלל איננה מספר קבוע אלא פונקציה של אורך הגל (או התדירות) והטמפרטורה, אך במקרים רבים היא קבועה לטווח צר מסוים, למשל באורכי גל של מצלמה תרמית 3–5 מיקרון או בטווח 8–12 מיקרון.

גוף שחור מלאכותי 
עבור שימושים מדעיים ותעשייתיים, נדרש לעיתים מקור קרינה המדמה גוף שחור. לעיתים נדרש רק מקור בעל התפלגות קרינה ידועה, ובמקרה זה ניתן להשתמש למשל בנורת להט שהיא גוף שחור מצוין בכל תחום אורכי הגל הנראה ותת־אדום. קיימות נורות המכוילות בזרם חשמלי מסוים להיות בטמפרטורה מדויקת, למשל 2850 קלווין שהיא נורה סטנדרטית. לטמפרטורות גבוהות יותר, עד 3200 קלווין, ניתן להשתמש בנורת הלוגן.

כאשר נדרשים, בנוסף להתפלגות הקרינה, גם אחידות קרינה מפני שטח מסוים, או סך של עוצמה מדויקת, משתמשים ב"גופים שחורים" תעשייתיים. לגופים הללו משתמשים בצבע שחור מיוחד שנשאר "שחור", כלומר בולע מאוד, בתחום רחב של אורכי גל מעל־סגול ועד תת־אדום. גופים אלו ניתנים לחימום או קירור לטמפרטורה מדויקת (אלפית מעלה צלזיוס ואף פחות) באחידות גבוהה.

גוף שחור שקוע (cavity blackbody) הוא בדרך כלל גוף מחומר מתכתי או קרמי מחומם, בעל שקע בצורת חרוט קעור, המצופה בצבע שחור מתאים. פתח החרוט הוא המשטח שנחשב לגוף השחור, ובדרך כלל מהווה קירוב מצוין עם אמיסיביות מעל 0.99, וקוטר קטן בדרך כלל עד 5 ס"מ. גופים אלו גם מגיעים לטמפרטורות גבוהות של מעל 1000 מעלות צלזיוס.

גוף שחור מישורי עשוי בדרך כלל מפלטת נחושת הניתנת לחימום וקירור, מצופה בצבע שחור מתאים. גופים אלו יכלים להיות גדולים יותר, עד כחצי מטר לגוף סטנדרטי, אך טווח הטמפרטורה נמוך יותר והאמיסיביות (מידת הקירוב לגוף שחור אידיאלי) נמוכה יותר בדרך כלל. גופים אלו משמשים למשל לכיול האחידות של מצלמה תרמית.

ראו גם
 קרינת גוף שחור
 Vantablack

קישורים חיצוניים

 

 יישום פלאש המדגים קרינת גוף שחור - ניתן לקבוע טמפרטורה ולצפות באור המתקבל ובגרף הפליטה.

תרמודינמיקה