Absolútne čierne teleso

Absolútne čierne teleso (iné názvy: Planckov žiarič, dokonale čierne teleso, čierne teleso, čierny žiarič) je hypotetické teleso, ktoré úplne pohlcuje elektromagnetické žiarenie všetkých vlnových dĺžok dopadajúce na jeho povrch. Absorpčný koeficient absolútne čierneho telesa je 1 pre všetky vlnové dĺžky. Absolútne čierne teleso je súčasne ideálny žiarič, zo všetkých možných telies tej istej teploty vysiela najväčšie množstvo žiarivej energie. Intenzita žiarenia povrchu absolútne čierneho telesa a aj rozloženie intenzity žiarenia podľa vlnových dĺžok, závisí len od jeho teploty. Celkovú intenzitu žiarenia absolútne čierneho telesa popisuje Stefanov-Boltzmannov zákon. Žiarenie Slnka pomerne dobre zodpovedá žiareniu absolútne čierneho telesa s teplotou približne 5800 K, reliktové žiarenie zodpovedá žiareniu absolútne čierneho telesa s teplotou 2,7 K.

 Experimentálna aproximácia absolútne čierneho telesa 

 Wienov posuvný zákon 
Maximum I(λ) je pri istej hodnote λ(max), pričom

 , b=2.897 768 5(51) × 10–3 m K

Tento empirický vzťah sa nazýva Wienov posuvný zákon.

 Zákon žiarenia absolútne čierneho telesa podľa klasickej fyziky 
Zo zákonov klasickej fyziky koncom 19. storočia Rayleigh a Jeans odvodili zákon žiarenia absolútne čierneho telesa v tvare:

Tento vzťah sa nazýva Rayleighov-Jeansov zákon. Pri znižovaní  λ k hodnotám ultrafialovej časti spektra, by I smerovalo k nekonečnu, čo bolo v príkrom rozpore s experimentom. Tento nesúlad klasickej teórie s experimentom sa vo fyzikálnej literatúre nazýval ultrafialová katastrofa.

 Kvantový zákon žiarenia absolútne čierneho telesa 
Nemecký fyzik Max Planck sa zaoberal problémom žiarenia absolútne čierneho telesa a uvažoval, že príčinou zlyhania teórie bude niečo, čo sa pokladá za samozrejmé, ale nemusí to byť pravdivé. Vyslovil hypotézu, podľa ktorej si harmonický oscilátor môže vymieňať energiu s okolím iba nespojite po istých kvantách hodnoty

kde  je frekvencia oscilátora a  je Planckova konštanta, ktorej hodnota je 

Na základe predstavy, že teleso sa skladá z veľkého množstva takýchto oscilátorov, odvodil zákon žiarenia absolútne čierneho telesa

Ten istý zákon pre frekvenciu

kde 

 je množstvo energie na jednotku plochy za jednotku času vyžiarenej v jednotkovom priestorovom uhle vo frekvenčnom intervale  a 
 je teplota absolútne čierneho telesa
 je Planckova konštanta
 je rýchlosť svetla
 je Boltzmannova konštanta

Na základe tohoto zákona Albert Einstein odvodil teóriu fotoelektrického javu.

 Referencie 

Kategória:Termodynamika
Kategória:Kvantová fyzika
Kategória:Elektromagnetické žiarenie
Kategória:Absorpcia
Kategória:Eponymické termíny vo fyzike