Kepadatan spektral radiasi benda hitam merupakan fungsi universal dari panjang gelombang dan suhu. Artinya komposisi spektral dan energi radiasi benda yang benar-benar hitam tidak bergantung pada sifat benda tersebut.
Rumus (1.1) dan (1.2) menunjukkan bahwa dengan mengetahui kerapatan radiasi spektral dan integral dari benda yang benar-benar hitam, keduanya dapat dihitung untuk benda bukan hitam jika koefisien penyerapan benda tersebut diketahui, yang harus ditentukan secara eksperimental.
Penelitian menghasilkan hukum radiasi benda hitam berikut ini.
1. Hukum Stefan-Boltzmann: Kerapatan radiasi integral suatu benda yang benar-benar hitam sebanding dengan pangkat empat suhu absolutnya
Besarnya σ ditelepon Konstanta Stefan- Boltzmann:
σ = 5,6687·10 -8 Jm - 2 s - 1 K – 4.
Energi yang dipancarkan seiring waktu T benda yang benar-benar hitam dengan permukaan yang memancar S pada suhu konstan T,
W=σT 4 st
Jika suhu tubuh berubah seiring waktu, mis. T = T(T), Itu
Hukum Stefan-Boltzmann menunjukkan hal yang luar biasa pertumbuhan yang cepat kekuatan radiasi dengan meningkatnya suhu. Misalnya, ketika suhu meningkat dari 800 menjadi 2400 K (yaitu dari 527 menjadi 2127 ° C), radiasi benda yang benar-benar hitam meningkat 81 kali lipat. Jika suatu benda berwarna hitam pekat dikelilingi oleh suatu medium yang bersuhu T 0, maka mata akan menyerap energi yang dipancarkan oleh lingkungan itu sendiri.
Dalam hal ini, perbedaan antara kekuatan radiasi yang dipancarkan dan diserap dapat dinyatakan dengan rumus
kamu=σ(T 4 – T 0 4)
Hukum Stefan-Boltzmann tidak berlaku pada benda nyata, karena pengamatan menunjukkan hubungan yang lebih kompleks R pada suhu, serta pada bentuk tubuh dan kondisi permukaannya.
2. Hukum perpindahan Wien. Panjang gelombang λ 0, yang menyumbang maksimum kepadatan spektral radiasi benda hitam berbanding terbalik dengan suhu absolut benda:
λ 0 = atau λ 0 T = b.
Konstan B, ditelepon Konstanta hukum Wien, sama dengan b = 0,0028978 mK ( λ dinyatakan dalam meter).
Jadi, dengan meningkatnya suhu, tidak hanya total radiasi yang meningkat, tetapi juga distribusi energi melintasi spektrum berubah. Misalnya, pada suhu tubuh yang rendah, sinar infra merah terutama dipelajari, dan seiring dengan peningkatan suhu, radiasi menjadi kemerahan, oranye, dan akhirnya putih. Pada Gambar. Gambar 2.1 menunjukkan kurva distribusi empiris energi radiasi benda hitam pada panjang gelombang pada suhu yang berbeda: jelas dari kurva tersebut bahwa kerapatan spektral maksimum radiasi bergeser ke arah gelombang yang lebih pendek dengan meningkatnya suhu.
3. hukum Planck. Hukum Stefan-Boltzmann dan hukum perpindahan Wien tidak menyelesaikan masalah utama seberapa besar kerapatan radiasi spektral pada setiap panjang gelombang dalam spektrum benda hitam pada suhu T. Untuk melakukan ini, Anda perlu menginstal ketergantungan fungsional Dan dari λ Dan T.
Berdasarkan gagasan tentang sifat kontinu dari emisi gelombang elektromagnetik dan hukum distribusi energi yang seragam pada derajat kebebasan (diterima dalam fisika klasik), diperoleh dua rumus untuk kerapatan spektral dan radiasi benda hitam. :
1) Rumus anggur
Di mana A Dan B- nilai konstan;
2) Rumus Rayleigh-Jeans
kamu λT = 8πkT λ – 4 ,
Di mana k- Konstanta Boltzmann. Pengujian eksperimental telah menunjukkan bahwa untuk suhu tertentu rumus Wien benar untuk gelombang pendek (kapan λT sangat sedikit dan memberikan konvergensi pengalaman yang tajam di lapangan gelombang panjang. Rumus Rayleigh-Jeans ternyata benar untuk gelombang panjang dan sama sekali tidak dapat diterapkan untuk gelombang pendek (Gbr. 2.2).
Dengan demikian, fisika klasik tidak mampu menjelaskan hukum distribusi energi dalam spektrum radiasi benda hitam mutlak.
Untuk menentukan jenis fungsinya kamu λТ diperlukan ide-ide baru tentang mekanisme emisi cahaya. Pada tahun 1900, M. Planck membuat hipotesis bahwa penyerapan dan emisi energi radiasi elektromagnetik oleh atom dan molekul hanya mungkin terjadi dalam “bagian” yang terpisah, yang disebut kuanta energi. Besaran kuantum energi ε sebanding dengan frekuensi radiasi ay(berbanding terbalik dengan panjang gelombang λ ):
ε = hv = hc/λ
Faktor proporsionalitas jam = 6.625·10 -34 J·s dan disebut Konstanta Planck. Di bagian spektrum yang terlihat untuk panjang gelombang λ = 0,5 µm nilai kuantum energi sama dengan:
ε = hc/λ= 3,79·10 -19 J·s = 2,4 eV
Berdasarkan asumsi tersebut, Planck memperoleh rumus untuk kamu λТ:
(2.1)
Di mana k– Konstanta Boltzmann, Dengan– kecepatan cahaya dalam ruang hampa. l Kurva yang sesuai dengan fungsi (2.1) juga ditunjukkan pada Gambar. 2.2.
Dari hukum Planck (2.11) diperoleh hukum Stefan-Boltzmann dan hukum perpindahan Wien. Memang, untuk kerapatan radiasi integral yang kita peroleh
Perhitungan menggunakan rumus ini memberikan hasil yang sesuai dengan nilai empiris konstanta Stefan-Boltzmann.
Hukum perpindahan Wien dan konstanta-nya dapat diperoleh dari rumus Planck dengan mencari fungsi maksimum kamu λТ, mengapa turunan dari kamu λТ Oleh λ , dan sama dengan nol. Perhitungannya mengarah pada rumus:
(2.2)
Perhitungan konstanta B rumus ini juga memberikan hasil yang sesuai dengan nilai empiris konstanta Wien.
Mari kita perhatikan penerapan paling penting dari hukum radiasi termal.
A. Sumber cahaya termal. Sebagian besar sumber cahaya buatan adalah pemancar panas (lampu listrik pijar, lampu busur konvensional, dll.). Namun, sumber cahaya ini tidak terlalu ekonomis.
Dalam § 1 dikatakan bahwa mata hanya peka terhadap bagian spektrum yang sangat sempit (dari 380 hingga 770 nm); semua gelombang lainnya tidak menghasilkan sensasi visual. Sensitivitas maksimum mata sesuai dengan panjang gelombang λ = 0,555 mikron. Berdasarkan sifat mata ini, sumber cahaya harus memerlukan distribusi energi dalam spektrum di mana kerapatan radiasi spektral maksimum akan jatuh pada panjang gelombang. λ = 0,555 µm atau lebih. Jika kita mengambil benda yang benar-benar hitam sebagai sumbernya, maka dengan menggunakan hukum perpindahan Wien kita dapat menghitung suhu absolutnya:
KE
Jadi, sumber cahaya termal yang paling menguntungkan harus memiliki suhu 5200 K, yang sesuai dengan suhu permukaan matahari. Kebetulan ini merupakan hasil adaptasi biologis penglihatan manusia terhadap distribusi energi dalam spektrum radiasi sinar matahari. Tapi bahkan sumber cahaya ini efisiensi(perbandingan energi radiasi tampak dengan energi total seluruh radiasi) akan kecil. Secara grafis pada Gambar. 2.3 Koefisien ini dinyatakan dengan rasio luas S 1 Dan S; persegi S 1 menyatakan energi radiasi di wilayah spektrum tampak, S- semua energi radiasi.
Perhitungan menunjukkan bahwa pada suhu sekitar 5000-6000 K, efisiensi cahaya hanya 14-15% (untuk benda yang benar-benar hitam). Pada suhu sumber cahaya buatan yang ada (3000 K), efisiensi ini hanya sekitar 1-3%. “Keluaran cahaya” yang rendah dari pemancar termal dijelaskan oleh fakta bahwa selama pergerakan atom dan molekul yang kacau, tidak hanya gelombang cahaya (tampak) yang tereksitasi, tetapi juga gelombang elektromagnetik lain yang tidak memiliki efek cahaya pada radiasi. mata. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk secara selektif memaksa tubuh untuk hanya memancarkan gelombang-gelombang yang peka terhadap mata: gelombang-gelombang tak kasat mata juga dipancarkan.
Sumber cahaya suhu modern yang paling penting adalah lampu listrik pijar filamen tungsten. Titik leleh tungsten adalah 3655 K. Namun, memanaskan filamen hingga suhu di atas 2500 K berbahaya, karena tungsten pada suhu ini teratomisasi dengan sangat cepat dan filamen hancur. Untuk mengurangi sputtering filamen, diusulkan untuk mengisi lampu dengan gas inert (argon, xenon, nitrogen) pada tekanan sekitar 0,5 atm. Hal ini memungkinkan untuk menaikkan suhu filamen menjadi 3000-3200 K. Pada suhu ini, kerapatan spektral radiasi maksimum terletak di wilayah gelombang inframerah (sekitar 1,1 mikron), oleh karena itu semua lampu pijar modern memiliki efisiensi sedikit. lebih dari 1%.
B. Pirometri optik. Hukum radiasi benda hitam yang diuraikan di atas memungkinkan untuk menentukan suhu suatu benda jika panjang gelombangnya diketahui λ 0 , sesuai dengan maksimum kamu λТ(menurut hukum Wien), atau jika nilai kerapatan radiasi integral diketahui (menurut hukum Stefan-Boltzmann). Metode penentuan suhu tubuh ini berdasarkan radiasi termal di dalam kabin pirometri optik; mereka sangat berguna saat mengukur suhu yang sangat tinggi. Karena hukum yang disebutkan di atas hanya berlaku untuk benda yang benar-benar hitam, pirometri optik berdasarkan hukum tersebut memberikan hasil yang baik hanya ketika mengukur suhu benda yang sifatnya mendekati hitam pekat. Dalam praktiknya, ini adalah tungku pabrik, laboratorium tungku meredam, tungku boiler, dll. Mari kita pertimbangkan tiga cara untuk menentukan suhu penghasil panas:
A. Metode berdasarkan hukum perpindahan Wien. Jika kita mengetahui panjang gelombang di mana kerapatan spektral maksimum radiasi, maka suhu tubuh dapat dihitung menggunakan rumus (2.2).
Secara khusus, suhu di permukaan Matahari, bintang, dll ditentukan dengan cara ini.
Untuk benda bukan hitam, metode ini tidak memberikan suhu tubuh sebenarnya; jika ada satu maksimum dalam spektrum emisi dan kami menghitungnya T menurut rumus (2.2), maka perhitungannya memberi kita suhu benda yang benar-benar hitam, yang memiliki distribusi energi dalam spektrum yang hampir sama dengan benda yang diuji. Dalam hal ini, warna radiasi suatu benda yang benar-benar hitam akan sama dengan warna radiasi yang diteliti. Suhu tubuh ini disebut nya temperatur warna.
Suhu warna filamen lampu pijar adalah 2700-3000 K, yang sangat mendekati suhu sebenarnya.
B. Metode radiasi untuk mengukur suhu berdasarkan pengukuran kepadatan radiasi integral tubuh R dan menghitung suhunya menggunakan hukum Stefan-Boltzmann. Perangkat yang sesuai disebut pirometer radiasi.
Secara alami, jika benda yang memancar tidak sepenuhnya hitam, maka pirometer radiasi tidak akan memberikan suhu sebenarnya dari benda tersebut, tetapi akan menunjukkan suhu benda yang benar-benar hitam di mana kerapatan radiasi integral dari benda tersebut sama dengan radiasi integral. kepadatan benda uji. Suhu tubuh ini disebut radiasi, atau energi, suhu.
Di antara kelemahan pirometer radiasi, kami menunjukkan ketidakmungkinan menggunakannya untuk menentukan suhu benda kecil, serta pengaruh media yang terletak di antara objek dan pirometer, yang menyerap sebagian radiasi.
V. SAYA metode kecerahan untuk menentukan suhu. Prinsip operasinya didasarkan pada perbandingan visual kecerahan filamen panas lampu pirometer dengan kecerahan gambar benda uji yang dipanaskan. Alat tersebut berupa teleskop dengan lampu listrik yang ditempatkan di dalamnya, ditenagai oleh baterai. Kesetaraan, yang diamati secara visual melalui filter monokromatik, ditentukan oleh hilangnya gambar benang dengan latar belakang gambar benda panas. Filamen diatur oleh rheostat, dan suhu ditentukan oleh skala ammeter, yang diukur langsung ke suhu.
Efek foto
Efek fotolistrik ditemukan pada tahun 1887 oleh fisikawan Jerman G. Hertz dan dipelajari secara eksperimental oleh A. G. Stoletov pada tahun 1888–1890. Paling penelitian penuh fenomena efek fotolistrik dilakukan oleh F. Lenard pada tahun 1900. Pada saat ini, elektron telah ditemukan (1897, J. Thomson), dan menjadi jelas bahwa efek fotolistrik (atau lebih tepatnya, fotolistrik eksternal efek) terdiri dari pengusiran elektron dari suatu zat di bawah pengaruh cahaya yang datang padanya.
Diagram pengaturan eksperimental untuk mempelajari efek fotolistrik ditunjukkan pada Gambar. 1.
| Beras. 1 |
dibersihkan. Beberapa tegangan diterapkan ke elektroda kamu, polaritasnya dapat diubah menggunakan kunci ganda. Salah satu elektroda (katoda K) disinari melalui jendela kuarsa dengan cahaya monokromatik dengan panjang gelombang tertentu λ. Pada fluks cahaya yang konstan, ketergantungan kekuatan arus foto diambil SAYA dari tegangan yang diberikan. Pada Gambar. Gambar 2 menunjukkan kurva khas ketergantungan tersebut, diperoleh pada dua nilai intensitas fluks cahaya yang datang pada katoda. Kurva menunjukkan bahwa pada tegangan positif yang cukup besar di anoda A, arus foto mencapai saturasi, karena semua elektron yang dikeluarkan dari katoda oleh cahaya mencapai anoda. Pengukuran yang cermat menunjukkan bahwa arus saturasi SAYA n berbanding lurus dengan intensitas cahaya datang. Ketika tegangan anoda negatif, Medan listrik elektron dihambat antara katoda dan anoda. Hanya elektron yang energi kinetiknya melebihi | Uni Eropa|. Jika tegangan pada anoda kurang dari - kamu h, arus foto berhenti. Ukur kamu h, kita dapat menentukan energi kinetik maksimum fotoelektron: ( mu 2 / 2)maks = Uni Eropa H
| Beras. 1 |
Yang mengejutkan para ilmuwan, nilainya kamu h ternyata tidak bergantung pada intensitas fluks cahaya yang datang. Pengukuran yang cermat menunjukkan bahwa potensi pemblokiran meningkat secara linier dengan meningkatnya frekuensi cahaya (Gbr. 3). Banyak peneliti telah menetapkan prinsip dasar efek fotolistrik berikut:
1. Energi kinetik maksimum fotoelektron meningkat secara linier dengan meningkatnya frekuensi cahaya dan tidak bergantung pada intensitasnya.
2. Untuk setiap zat ada yang disebut batas merah efek fotolistrik, yaitu frekuensi terendah ν menit di mana efek fotolistrik eksternal masih mungkin terjadi.
3. Jumlah fotoelektron yang dipancarkan cahaya dari katoda dalam 1 s berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
4. Efek fotolistrik praktis tidak inersia, arus foto terjadi segera setelah dimulainya penerangan katoda, asalkan frekuensi cahaya > ν menit.
Semua hukum efek fotolistrik ini pada dasarnya bertentangan dengan gagasan fisika klasik tentang interaksi cahaya dengan materi. Menurut konsep gelombang, ketika berinteraksi dengan gelombang cahaya elektromagnetik, elektron secara bertahap akan mengumpulkan energi, dan akan memerlukan waktu yang cukup lama, bergantung pada intensitas cahaya, agar elektron mengumpulkan energi yang cukup untuk terbang keluar dari gelombang tersebut. katoda. Seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan, waktu ini harus dihitung dalam menit atau jam. Namun, pengalaman menunjukkan bahwa fotoelektron muncul segera setelah dimulainya penerangan katoda. Dalam model ini juga mustahil untuk memahami keberadaan batas merah efek fotolistrik. Teori gelombang cahaya tidak dapat menjelaskan kemandirian energi fotoelektron dari intensitas fluks cahaya dan proporsionalitas maksimum energi kinetik frekuensi cahaya.
Dengan demikian, teori cahaya elektromagnetik tidak mampu menjelaskan pola-pola ini.
Solusinya ditemukan oleh A. Einstein pada tahun 1905. Penjelasan teoretis tentang hukum efek fotolistrik yang diamati diberikan oleh Einstein berdasarkan hipotesis M. Planck bahwa cahaya dipancarkan dan diserap dalam porsi tertentu, dan energi masing-masingnya. porsinya ditentukan oleh rumus E = Hν, dimana H– Konstanta Planck. Einstein mengambil langkah selanjutnya dalam pengembangan konsep kuantum. Dia menyimpulkan bahwa cahaya mempunyai struktur terputus-putus (diskrit).. Gelombang elektromagnetik terdiri dari bagian yang terpisah - kuanta, kemudian dinamai foton. Saat berinteraksi dengan materi, foton mentransfer seluruh energinya sepenuhnya Hν satu elektron. Elektron dapat menghilangkan sebagian energi ini ketika bertabrakan dengan atom materi. Selain itu, sebagian energi elektron dihabiskan untuk mengatasi penghalang potensial pada antarmuka logam-vakum. Untuk melakukan ini, elektron harus menjalankan fungsi kerja Sebuah keluar, tergantung pada sifat bahan katoda. Energi kinetik maksimum yang dimiliki fotoelektron yang dipancarkan dari katoda ditentukan oleh hukum kekekalan energi:
Rumus ini biasa disebut persamaan Einstein untuk efek fotolistrik.
Dengan menggunakan persamaan Einstein, semua hukum efek fotolistrik eksternal dapat dijelaskan. Persamaan Einstein menyiratkan ketergantungan linier energi kinetik maksimum pada frekuensi dan independensi intensitas cahaya, adanya batas merah, dan efek fotolistrik bebas inersia. Jumlah keseluruhan fotoelektron yang meninggalkan permukaan katoda dalam waktu 1 s harus sebanding dengan jumlah foton yang datang ke permukaan dalam waktu yang sama. Oleh karena itu, arus saturasi harus berbanding lurus dengan intensitas fluks cahaya. Pernyataan ini disebut hukum Stoletov.
Sebagai berikut dari persamaan Einstein, garis singgung sudut kemiringan garis lurus yang menyatakan ketergantungan potensial pemblokiran kamu 3 dari frekuensi ν (Gbr. 3), sama dengan rasio konstanta Planck H ke muatan elektron e:
Hal ini memungkinkan kita untuk secara eksperimental menentukan nilai konstanta Planck. Pengukuran tersebut dilakukan pada tahun 1914 oleh R. Millikan dan memberikan persetujuan yang baik dengan nilai yang ditemukan oleh Planck. Pengukuran ini juga memungkinkan untuk menentukan fungsi kerja A:
Di mana C– kecepatan cahaya, λ cr – panjang gelombang yang sesuai dengan batas merah efek fotolistrik.
Kebanyakan logam mempunyai fungsi kerja A adalah beberapa elektron volt (1 eV = 1,602·10 -19 J). Dalam fisika kuantum, elektron volt sering digunakan sebagai satuan energi. Nilai konstanta Planck yang dinyatakan dalam elektron volt per detik adalah H=4.136·10 -15 eV·dtk.
Diantara logam jumlah pekerjaan paling sedikit unsur basa mempunyai hasil. Misalnya natrium A= 1,9 eV, yang sesuai dengan batas merah efek fotolistrik λ cr ≈ 680 nm. Oleh karena itu, senyawa logam alkali digunakan untuk membuat katoda dalam fotosel yang dimaksudkan untuk merekam cahaya tampak.
Jadi, hukum efek fotolistrik menunjukkan bahwa cahaya, ketika dipancarkan dan diserap, berperilaku seperti aliran partikel yang disebut foton atau kuanta cahaya.
Dengan demikian, doktrin cahaya, setelah menyelesaikan revolusi yang berlangsung selama dua abad, kembali lagi ke gagasan tentang partikel cahaya - sel darah.
Tapi ini bukanlah kembalinya teori sel darah Newton secara mekanis. Pada awal abad ke-20, menjadi jelas bahwa cahaya mempunyai sifat ganda. Saat cahaya menyebar, hal itu muncul sifat gelombang(interferensi, difraksi, polarisasi), dan ketika berinteraksi dengan materi - sel (efek fotolistrik). Sifat ganda cahaya ini disebut dualitas gelombang-partikel. Belakangan, sifat ganda elektron dan partikel elementer lainnya ditemukan. Fisika klasik tidak bisa memberi model visual kombinasi sifat gelombang dan sel dari objek mikro. Pergerakan benda mikro tidak diatur oleh hukum mekanika Newton klasik, namun oleh hukum mekanika kuantum. Teori radiasi benda hitam yang dikembangkan oleh M. Planck dan teori kuantum efek fotolistrik Einstein mendasari ilmu pengetahuan modern ini.
Selain efek fotolistrik eksternal yang telah kita bahas (biasanya disebut efek fotolistrik), terdapat juga efek fotolistrik internal yang diamati pada dielektrik dan semikonduktor. Ini terdiri dari redistribusi elektron karena aksi cahaya tingkat energi. Dalam hal ini, elektron dilepaskan ke seluruh volume.
Tindakan yang disebut fotoresistor didasarkan pada efek fotolistrik internal. Jumlah operator yang dihasilkan sebanding dengan kejadiannya fluks bercahaya. Oleh karena itu, fotoresistor digunakan untuk tujuan fotometrik. Semikonduktor pertama yang digunakan untuk tujuan ini adalah selenium.
| Beras. 2 |
Di daerah p-n persimpangan atau pada antarmuka logam dengan semikonduktor, efek fotolistrik gerbang dapat diamati. Ini terdiri dari munculnya gaya gerak listrik (foto-ggl) di bawah pengaruh cahaya. Pada Gambar. Gambar 173 menunjukkan arah energi potensial elektron (kurva padat) dan lubang (kurva putus-putus) pada daerah tersebut p-n transisi. Pembawa minoritas untuk wilayah ini (elektron masuk R-area dan lubang di dalamnya N-daerah) yang terbentuk di bawah pengaruh cahaya melewati transisi. Akibatnya, di P-area mengumpulkan kelebihan muatan positif, in N-wilayah - kelebihan muatan negatif. Hal ini menghasilkan tegangan yang diterapkan pada persimpangan, yang merupakan gaya gerak fotoelektromotif. Secara khusus, efek ini digunakan dalam pembuatan panel surya.
Konsep “benda hitam mutlak” diperkenalkan oleh fisikawan Jerman Gustav Kirchhoff pada pertengahan abad ke-19. Kebutuhan untuk memperkenalkan konsep seperti itu dikaitkan dengan perkembangan teori radiasi termal.
Benda yang benar-benar hitam adalah benda ideal yang menyerap semua radiasi elektromagnetik yang datang padanya di semua rentang panjang gelombang dan tidak memantulkan apa pun.
Dengan demikian, energi dari setiap radiasi yang datang sepenuhnya ditransfer ke benda hitam dan diubah menjadi energi internalnya. Bersamaan dengan penyerapan, benda hitam juga memancarkan radiasi elektromagnetik dan kehilangan energi. Selain itu, kekuatan radiasi ini dan rentang spektralnya hanya ditentukan oleh suhu benda hitam. Suhu benda hitamlah yang menentukan berapa banyak radiasi yang dipancarkannya dalam rentang inframerah, sinar tampak, ultraviolet, dan lainnya. Oleh karena itu, benda hitam, terlepas dari namanya, cukup memadai suhu tinggi akan memancar dalam rentang yang terlihat dan memiliki warna secara visual. Matahari kita adalah contoh benda yang dipanaskan hingga suhu 5800°C, dengan sifat yang mendekati benda hitam.
Benda hitam mutlak tidak ada di alam, jadi dalam fisika model digunakan untuk eksperimen. Paling sering itu adalah rongga tertutup dengan lubang masuk kecil. Radiasi yang masuk melalui lubang ini diserap seluruhnya oleh dinding setelah dipantulkan berulang kali. Tidak ada bagian dari radiasi yang memasuki lubang yang dipantulkan kembali - ini sesuai dengan definisi benda hitam (penyerapan total dan tidak ada pemantulan). Dalam hal ini, rongga tersebut memiliki radiasinya sendiri yang sesuai dengan suhunya. Karena radiasi intrinsik dari dinding bagian dalam rongga juga melakukan sejumlah besar serapan dan emisi baru, kita dapat mengatakan bahwa radiasi di dalam rongga berada dalam kesetimbangan termodinamika dengan dinding. Karakteristik radiasi kesetimbangan ini hanya ditentukan oleh suhu rongga (CBT): energi radiasi total (pada semua panjang gelombang) menurut hukum Stefan-Boltzmann, dan distribusi energi radiasi sepanjang panjang gelombang dijelaskan oleh rumus Planck.
Tidak ada benda yang benar-benar hitam di alam. Ada contoh benda yang karakteristiknya paling dekat dengan warna hitam pekat. Misalnya, jelaga dapat menyerap hingga 99% cahaya yang jatuh di atasnya. Jelasnya, kekasaran permukaan khusus material memungkinkan untuk mengurangi pantulan seminimal mungkin. Berkat berbagai pemantulan yang diikuti dengan penyerapan, kita melihat objek seperti hitam beludru.
Saya pernah bertemu dengan objek yang sangat dekat dengan benda hitam di produksi silet Gillette di St. Petersburg, di mana saya memiliki kesempatan untuk bekerja bahkan sebelum melakukan pencitraan termal. Pisau cukur klasik dua sisi proses teknologi Mereka dikumpulkan menjadi “pisau” yang berisi hingga 3000 bilah dalam satu kemasan. Permukaan samping, terdiri dari banyak bilah tajam yang ditekan rapat, berwarna hitam beludru, meskipun setiap bilah baja memiliki tepi baja yang mengkilat dan tajam. Sepotong bilah pisau tertinggal di ambang jendela cuaca cerah, bisa memanaskan hingga 80°C. Pada saat yang sama, masing-masing bilah praktis tidak memanas, karena memantulkan sebagian besar radiasi. Ulir pada baut dan stud memiliki bentuk permukaan yang serupa; emisivitasnya lebih tinggi dibandingkan pada permukaan halus. Properti ini sering digunakan dalam pengujian pencitraan termal peralatan listrik.
Para ilmuwan sedang berupaya menciptakan material dengan sifat yang mirip dengan benda hitam mutlak. Misalnya, hasil signifikan telah dicapai dalam jangkauan optik. Pada tahun 2004, paduan nikel dan fosfor dikembangkan di Inggris, yang merupakan lapisan mikropori dan memiliki reflektansi 0,16–0,18%. Bahan ini tercatat dalam Guinness Book of Records sebagai bahan paling hitam di dunia. Pada tahun 2008, ilmuwan Amerika membuat rekor baru - film tipis yang mereka tanam, terdiri dari tabung karbon vertikal, hampir sepenuhnya menyerap radiasi, memantulkannya sebesar 0,045%. Diameter tabung semacam itu berkisar dari sepuluh nanometer dan panjangnya dari sepuluh hingga beberapa ratus mikrometer. Bahan yang dibuat memiliki struktur yang longgar, seperti beludru, dan permukaan yang kasar.
Setiap perangkat inframerah dikalibrasi sesuai dengan model benda hitam. Akurasi pengukuran suhu tidak pernah lebih baik dari akurasi kalibrasi. Oleh karena itu, kualitas kalibrasi sangatlah penting. Selama kalibrasi (atau verifikasi) menggunakan pemancar referensi, suhu dari seluruh rentang pengukuran pencitra termal atau pirometer direproduksi. Dalam praktiknya, pemancar termal referensi digunakan dalam bentuk model benda hitam dari jenis berikut:
Model rongga benda hitam. Mereka memiliki rongga dengan lubang masuk kecil. Suhu di dalam rongga diatur, dipertahankan, dan diukur dengan akurasi tinggi. Penghasil emisi seperti itu dapat menghasilkan suhu tinggi.
Model bodi hitam memanjang atau planar. Mereka memiliki platform yang dilukis dengan komposisi yang mengandung koefisien tinggi radiasi (reflektivitas rendah). Suhu lokasi diatur, dipertahankan, dan diukur dengan akurasi tinggi. Suhu negatif yang rendah dapat direproduksi di penghasil emisi tersebut.
Saat mencari informasi tentang model bodi hitam impor, gunakan istilah “bodi hitam”. Penting juga untuk memahami perbedaan antara pengujian, kalibrasi, dan verifikasi pencitra termal. Prosedur ini dijelaskan secara rinci di situs web pada bagian pencitra termal.
Bahan yang digunakan: Wikipedia; tsb; Pusat Pelatihan Inframerah (ITC); Kalibrasi Kebetulan
Benda yang benar-benar hitam disebut demikian karena ia menyerap semua radiasi yang jatuh padanya (atau lebih tepatnya, ke dalamnya) baik dalam spektrum tampak maupun di luarnya. Namun jika tubuh tidak memanas, energi tersebut terpancar kembali. Radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam ini menjadi perhatian khusus. Upaya pertama untuk mempelajari sifat-sifatnya dilakukan bahkan sebelum munculnya model itu sendiri.
Pada awal abad ke-19, John Leslie bereksperimen dengan berbagai zat. Ternyata jelaga hitam tidak hanya menyerap semua cahaya tampak yang jatuh di atasnya. Ia memancarkan inframerah jauh lebih kuat dibandingkan zat ringan lainnya. Itu adalah radiasi termal, yang berbeda dari semua jenis lainnya dalam beberapa sifat. Radiasi suatu benda yang benar-benar hitam bersifat setimbang, homogen, terjadi tanpa perpindahan energi dan hanya bergantung pada
Ketika suhu suatu benda cukup tinggi, radiasi termal menjadi terlihat, dan kemudian benda apa pun, termasuk benda yang benar-benar hitam, memperoleh warna.
Objek unik seperti itu, yang memancarkan sesuatu secara eksklusif, mau tidak mau menarik perhatian. Karena kita berbicara tentang radiasi termal, rumus dan teori pertama mengenai bagaimana seharusnya spektrum itu diusulkan dalam kerangka termodinamika. Termodinamika klasik mampu menentukan di mana radiasi maksimum seharusnya berada pada suhu tertentu, ke arah mana dan seberapa besar perpindahannya ketika dipanaskan dan didinginkan. Namun, tidak mungkin untuk memprediksi distribusi energi dalam spektrum benda hitam pada semua panjang gelombang dan, khususnya, pada rentang ultraviolet.
Menurut konsep termodinamika klasik, energi dapat dipancarkan dalam porsi apa pun, termasuk dalam porsi kecil. Namun agar benda yang benar-benar hitam dapat memancar pada panjang gelombang pendek, energi beberapa partikelnya harus sangat besar, dan dalam wilayah panjang gelombang ultrapendek energinya akan mencapai tak terhingga. Pada kenyataannya, hal ini tidak mungkin, ketidakterbatasan muncul dalam persamaan dan diberi nama.Hanya fakta bahwa energi dapat dipancarkan dalam bagian-bagian diskrit - kuanta - membantu mengatasi kesulitan tersebut. Persamaan termodinamika saat ini adalah kasus khusus dari persamaan tersebut
Awalnya, benda yang serba hitam dibayangkan sebagai rongga dengan bukaan sempit. Radiasi dari luar memasuki rongga tersebut dan diserap oleh dinding. Dalam hal ini, spektrum radiasi dari pintu masuk gua, bukaan sumur, jendela masuk kamar gelap pada hari yang cerah, dll. Namun yang terpenting, spektrum Alam Semesta dan bintang-bintang, termasuk Matahari, bertepatan dengannya.
Dapat dikatakan bahwa semakin banyak partikel dengan energi berbeda dalam suatu benda, semakin besar radiasinya menyerupai radiasi benda hitam. Kurva distribusi energi dalam spektrum benda yang benar-benar hitam mencerminkan pola statistik dalam sistem partikel-partikel ini, dengan satu-satunya koreksi adalah bahwa energi yang ditransfer selama interaksi bersifat diskrit.
BADAN FEDERAL UNTUK PENDIDIKAN
negara lembaga pendidikan lebih tinggi pendidikan kejuruan
"UNVERSITAS MINYAK DAN GAS NEGARA TYUMEN"
Abstrak tentang disiplin
"Optik Teknis"
Topik: “Tubuh yang benar-benar hitam”
Diselesaikan oleh: mahasiswa gr. Obdzs-07
Kobasnyan Stepan Sergeevich Diperiksa oleh: guru disiplin
Sidorova Anastasia Eduardovna
Tyumen 2009
Tubuhnya benar-benar hitam- abstraksi fisik yang digunakan dalam termodinamika, suatu benda yang menyerap semua radiasi elektromagnetik yang datang padanya dalam semua rentang dan tidak memantulkan apapun. Terlepas dari namanya, benda yang benar-benar hitam dapat memancarkan radiasi elektromagnetik dengan frekuensi berapa pun dan memiliki warna secara visual. Spektrum radiasi suatu benda yang benar-benar hitam hanya ditentukan oleh suhunya.
Model bodi berwarna hitam
Hukum radiasi benda hitam
Pendekatan klasik
Studi tentang hukum radiasi benda hitam merupakan salah satu prasyarat munculnya mekanika kuantum.
Hukum radiasi pertama Wien
Pada tahun 1893, Wilhelm Wien, berdasarkan konsep termodinamika klasik, menurunkan rumus berikut:
Dari rumus Wien yang pertama kita dapat memperoleh hukum perpindahan Wien (hukum maksimum) dan hukum Stefan-Boltzmann, tetapi kita tidak dapat menemukan nilai konstanta yang termasuk dalam hukum-hukum tersebut.
Secara historis, hukum pertama Wien disebut hukum perpindahan, namun saat ini istilah “hukum perpindahan Wien” mengacu pada hukum maksimum.
Hukum radiasi kedua Wien
Pengalaman menunjukkan bahwa rumus kedua Wien hanya berlaku pada batas tertentu frekuensi tinggi(panjang gelombang pendek). Ini adalah kasus khusus dari hukum pertama Wien.
Belakangan, Max Planck menunjukkan bahwa hukum kedua Wien mengikuti hukum Planck untuk energi kuantum tinggi, dan juga menemukan konstanta C 1 dan C 2. Dengan memperhatikan hal ini, hukum kedua Wien dapat ditulis sebagai:
hukum Rayleigh-Jeans
Rumus ini mengasumsikan peningkatan kuadrat dalam kerapatan spektral radiasi tergantung pada frekuensinya. Dalam praktiknya, hukum seperti itu berarti ketidakmungkinan keseimbangan termodinamika antara materi dan radiasi, karena menurut itu semua energi termal harus berubah menjadi energi radiasi di wilayah spektrum gelombang pendek. Fenomena hipotetis ini disebut bencana ultraviolet.
Namun demikian, hukum radiasi Rayleigh-Jeans berlaku untuk wilayah spektrum gelombang panjang dan cukup menggambarkan sifat radiasi. Fakta korespondensi tersebut hanya dapat dijelaskan dengan menggunakan pendekatan mekanika kuantum, yang menyatakan bahwa radiasi terjadi secara terpisah. Berdasarkan hukum kuantum, kita dapat memperoleh rumus Planck, yang akan sama dengan rumus Rayleigh-Jeans untuk .
Fakta ini merupakan ilustrasi yang sangat bagus tentang prinsip korespondensi, yang menyatakan bahwa teori fisika baru harus menjelaskan segala sesuatu yang mampu dijelaskan oleh teori lama.
hukum Planck
Ketergantungan daya radiasi benda hitam pada panjang gelombang
Intensitas radiasi benda yang benar-benar hitam, bergantung pada suhu dan frekuensi, ditentukan oleh hukum Planck :
Di mana SAYA (ν) Dν - daya radiasi per satuan luas permukaan radiasi dalam rentang frekuensi dari ν hingga ν + D ν.
Setara dengan itu,
,
Di mana kamu (λ) Dλ - daya radiasi per satuan luas permukaan yang memancar dalam rentang panjang gelombang dari λ hingga λ + D λ.
Hukum Stefan-Boltzmann
Energi total radiasi termal ditentukan Hukum Stefan-Boltzmann :
Di mana J adalah daya per satuan luas permukaan radiasi, dan
W/(m²·K 4) - Konstanta Stefan-Boltzmann .
Jadi, benda yang benar-benar hitam di T= 100 K memancarkan 5,67 watt meter persegi permukaannya. Pada suhu 1000 K, daya radiasi meningkat menjadi 56,7 kilowatt per meter persegi.
hukum perpindahan Wien
Panjang gelombang di mana energi radiasi benda hitam pekat maksimum ditentukan oleh hukum perpindahan Wien :
Di mana T adalah suhu dalam Kelvin, dan λ max adalah panjang gelombang dengan intensitas maksimum dalam meter.
Warna yang terlihat tubuh yang benar-benar hitam dengan suhu yang berbeda disajikan dalam diagram.
Radiasi benda hitam
Radiasi elektromagnetik yang berada dalam kesetimbangan termodinamika dengan benda hitam pada suhu tertentu (misalnya, radiasi di dalam rongga benda hitam) disebut radiasi benda hitam (atau kesetimbangan termal). Radiasi termal kesetimbangan bersifat homogen, isotropik dan non-polarisasi, tidak ada transfer energi di dalamnya, semua karakteristiknya hanya bergantung pada suhu pemancar benda hitam (dan, karena radiasi benda hitam berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ini, suhu ini dapat disebabkan oleh radiasi). Kepadatan energi volumetrik radiasi benda hitam sama dengan , tekanannya sama dengan 
. Apa yang disebut latar belakang gelombang mikro kosmik, atau latar belakang gelombang mikro kosmik, memiliki sifat yang sangat mirip dengan radiasi benda hitam, yaitu radiasi yang memenuhi Alam Semesta dengan suhu sekitar 3 K.
Kromatisitas benda hitam
Catatan: Warna diberikan dibandingkan dengan warna yang disebarkan siang hari(D 65). Warna sebenarnya yang dirasakan mungkin terdistorsi oleh adaptasi mata terhadap kondisi pencahayaan.
Benda yang benar-benar hitam adalah abstraksi fisik yang digunakan dalam termodinamika, benda yang menyerap semua radiasi elektromagnetik yang datang padanya dalam semua rentang dan tidak memantulkan apa pun. Terlepas dari namanya, benda yang benar-benar hitam dapat memancarkan radiasi elektromagnetik dengan frekuensi berapa pun dan memiliki warna secara visual. Spektrum radiasi suatu benda yang benar-benar hitam hanya ditentukan oleh suhunya.
Namun, zat nyata yang paling gelap, misalnya jelaga, menyerap hingga 99% radiasi yang datang (yaitu, memiliki albedo 0,01) dalam rentang panjang gelombang tampak radiasi infra merah diserap oleh mereka jauh lebih buruk. Di antara mayat-mayat itu tata surya Matahari memiliki sifat-sifat benda yang benar-benar hitam secara maksimal. Istilah ini diperkenalkan oleh Gustav Kirchhoff pada tahun 1862.
******menggambar model tubuh.******
Model bodi berwarna hitam
Benda hitam mutlak tidak ada di alam, jadi dalam fisika model digunakan untuk eksperimen. Itu adalah rongga tertutup dengan lubang kecil. Cahaya yang masuk melalui lubang ini, setelah dipantulkan berulang kali, akan diserap seluruhnya, dan bagian luar lubang akan tampak hitam pekat. Namun ketika rongga ini dipanaskan, ia akan menghasilkan radiasi tampak sendiri.
Hukum radiasi pertama Wien
Pada tahun 1893, Wilhelm Wien.
Rumus pertama Wien berlaku untuk semua frekuensi. Rumus yang lebih spesifik (misalnya hukum Planck) harus memenuhi rumus pertama Wien.
Hukum radiasi kedua Wien
Pada tahun 1896, Wien menurunkan hukum kedua berdasarkan asumsi tambahan:
Rumus kedua Wien hanya berlaku pada batas frekuensi tinggi (panjang gelombang pendek). Ini adalah kasus khusus dari hukum pertama Wien.
hukum Rayleigh-Jeans
Upaya untuk mendeskripsikan radiasi benda yang seluruhnya hitam berdasarkan prinsip klasik termodinamika dan elektrodinamika mengarah pada hukum Rayleigh-Jeans:
Dalam praktiknya, hukum seperti itu berarti ketidakmungkinan keseimbangan termodinamika antara materi dan radiasi, karena menurut hukum tersebut semua energi panas harus diubah menjadi energi radiasi di wilayah spektrum gelombang pendek. Fenomena hipotetis ini disebut bencana ultraviolet.
Hukum Planck menentukan intensitas radiasi benda yang benar-benar hitam bergantung pada suhu dan frekuensi
Hukum Stefan-Boltzmann menentukan energi total radiasi termal yang ditentukan oleh hukum
Panjang gelombang di mana energi radiasi benda hitam maksimum ditentukan oleh hukum perpindahan Wien:
Jadi, jika kita asumsikan sebagai perkiraan pertama bahwa sifat kulit manusia mirip dengan benda yang benar-benar hitam, maka spektrum radiasi maksimum pada suhu 36°C (309 K) terletak pada panjang gelombang 9400 nm (dalam wilayah spektrum inframerah).
Di semua rentang dan tidak mencerminkan apa pun. Terlepas dari namanya, benda yang benar-benar hitam itu sendiri dapat memancarkan radiasi elektromagnetik dengan frekuensi berapa pun dan secara visual memiliki . Spektrum radiasi suatu benda yang benar-benar hitam hanya ditentukan oleh suhunya.
Pentingnya benda yang benar-benar hitam dalam pertanyaan tentang spektrum radiasi termal benda (abu-abu dan berwarna) secara umum, selain fakta bahwa ini mewakili kasus non-sepele yang paling sederhana, juga terletak pada kenyataan bahwa pertanyaannya spektrum radiasi termal kesetimbangan benda dengan warna apa pun dan koefisien refleksi direduksi dengan metode termodinamika klasik menjadi pertanyaan tentang radiasi benda yang benar-benar hitam (dan secara historis hal ini telah dilakukan pada akhir abad ke-19, ketika masalah radiasi benda yang benar-benar hitam mengemuka).
Zat nyata yang paling gelap, misalnya jelaga, menyerap hingga 99% radiasi yang terjadi (yaitu, memiliki albedo 0,01) dalam rentang panjang gelombang tampak, tetapi zat tersebut menyerap radiasi infra merah jauh lebih buruk. Di antara benda-benda Tata Surya, Matahari memiliki sifat benda yang benar-benar hitam paling banyak.
Model praktis
Model bodi berwarna hitam
Benda hitam mutlak tidak ada di alam (kecuali lubang hitam), jadi dalam fisika model digunakan untuk eksperimen. Itu adalah rongga tertutup dengan lubang kecil. Cahaya yang masuk melalui lubang ini, setelah dipantulkan berulang kali, akan diserap seluruhnya, dan bagian luar lubang akan tampak hitam pekat. Namun ketika rongga ini dipanaskan, ia akan menghasilkan radiasi tampak sendiri. Karena radiasi yang dipancarkan oleh dinding bagian dalam rongga, sebelum keluar (bagaimanapun juga, lubangnya sangat kecil), dalam sebagian besar kasus akan mengalami penyerapan dan radiasi baru dalam jumlah besar, kita dapat mengatakan dengan yakin bahwa radiasi di dalam rongga berada dalam kesetimbangan termodinamika dengan dinding. (Faktanya, lubang sama sekali tidak penting untuk model ini, lubang tersebut hanya diperlukan untuk menekankan pengamatan mendasar dari radiasi yang terletak di dalamnya; lubang tersebut, misalnya, dapat ditutup sepenuhnya, dan dibuka dengan cepat hanya jika kesetimbangan telah tercapai. ditetapkan dan pengukuran sedang dilakukan).
Hukum radiasi benda hitam
Pendekatan klasik
Awalnya murni metode klasik, yang memberikan sejumlah hasil yang penting dan benar, tetapi tidak menyelesaikan masalah sepenuhnya, yang pada akhirnya tidak hanya menyebabkan perbedaan tajam dengan eksperimen, tetapi juga kontradiksi internal - yang disebut bencana ultraviolet.
Studi tentang hukum radiasi benda hitam merupakan salah satu prasyarat munculnya mekanika kuantum.
Hukum radiasi pertama Wien
k- Konstanta Boltzmann, C- kecepatan cahaya dalam ruang hampa.hukum Rayleigh-Jeans
Upaya untuk mendeskripsikan radiasi benda yang seluruhnya hitam berdasarkan prinsip klasik termodinamika dan elektrodinamika mengarah pada hukum Rayleigh-Jeans:
Rumus ini mengasumsikan peningkatan kuadrat dalam kerapatan spektral radiasi tergantung pada frekuensinya. Dalam praktiknya, hukum seperti itu berarti ketidakmungkinan keseimbangan termodinamika antara materi dan radiasi, karena menurut hukum tersebut semua energi panas harus diubah menjadi energi radiasi di wilayah spektrum gelombang pendek. Fenomena hipotetis ini disebut bencana ultraviolet.
Namun demikian, hukum radiasi Rayleigh-Jeans berlaku untuk wilayah spektrum gelombang panjang dan cukup menggambarkan sifat radiasi. Fakta korespondensi tersebut hanya dapat dijelaskan dengan menggunakan pendekatan mekanika kuantum, yang menyatakan bahwa radiasi terjadi secara terpisah. Berdasarkan hukum kuantum, seseorang dapat memperoleh rumus Planck, yang akan sama dengan rumus Rayleigh-Jeans di .
Fakta ini merupakan ilustrasi yang sangat bagus tentang prinsip korespondensi, yang menyatakan bahwa teori fisika baru harus menjelaskan segala sesuatu yang mampu dijelaskan oleh teori lama.
hukum Planck
Intensitas radiasi benda yang benar-benar hitam, bergantung pada suhu dan frekuensi, ditentukan oleh hukum Planck:
dimana adalah daya radiasi per satuan luas permukaan yang memancar dalam interval frekuensi satuan dalam arah tegak lurus per satuan sudut padat (dimensi dalam SI: J s −1 m −2 Hz −1 sr −1).
Setara dengan itu,
dimana adalah daya radiasi per satuan luas permukaan yang memancar dalam satuan interval panjang gelombang dalam arah tegak lurus per satuan sudut padat (dimensi SI: J s −1 m −2 m −1 sr −1).
Total (yaitu, dipancarkan ke segala arah) daya radiasi spektral per satuan permukaan benda yang benar-benar hitam dijelaskan dengan rumus yang sama yang akurat dengan koefisien π: ε(ν, T) = π SAYA(ν, T) , ε(λ, T) = π kamu(λ, T) .
Hukum Stefan-Boltzmann
Energi total radiasi termal ditentukan oleh hukum Stefan-Boltzmann, yang menyatakan:
Kekuatan radiasi suatu benda yang benar-benar hitam (daya terpadu pada seluruh spektrum) per satuan luas permukaan berbanding lurus dengan pangkat empat suhu benda:
Di mana J adalah daya per satuan luas permukaan radiasi, dan
W/(m²·K 4) - Konstanta Stefan-Boltzmann.Jadi, benda yang benar-benar hitam di T= 100 K memancarkan 5,67 watt per meter persegi permukaannya. Pada suhu 1000 K, daya radiasi meningkat menjadi 56,7 kilowatt per meter persegi.
Untuk benda bukan hitam kira-kira kita dapat menulis:
dimana derajat kegelapan (untuk semua zat, untuk benda yang benar-benar hitam).
Konstanta Stefan-Boltzmann secara teoritis hanya dapat dihitung dari pertimbangan kuantum, menggunakan rumus Planck. Dalam waktu yang bersamaan bentuk umum rumusnya dapat diperoleh dari pertimbangan klasik (yang tidak menghilangkan masalah bencana ultraviolet).
hukum perpindahan Wien
Panjang gelombang di mana energi radiasi benda hitam pekat maksimum ditentukan oleh hukum perpindahan Wien:
Di mana T adalah suhu dalam Kelvin, dan merupakan panjang gelombang dengan intensitas maksimum dalam meter.
Jadi, jika kita asumsikan sebagai perkiraan pertama bahwa sifat kulit manusia mirip dengan benda yang benar-benar hitam, maka spektrum radiasi maksimum pada suhu 36 °C (309 K) terletak pada panjang gelombang 9400 nm (dalam wilayah spektrum inframerah).
Warna tampak benda hitam seluruhnya pada suhu berbeda ditunjukkan pada diagram.
Radiasi benda hitam
Radiasi elektromagnetik yang berada dalam kesetimbangan termodinamika dengan benda hitam pada suhu tertentu (misalnya, radiasi di dalam rongga benda hitam) disebut radiasi benda hitam (atau kesetimbangan termal). Radiasi termal kesetimbangan bersifat homogen, isotropik dan non-polarisasi, tidak ada transfer energi di dalamnya, semua karakteristiknya hanya bergantung pada suhu pemancar benda hitam (dan, karena radiasi benda hitam berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ini, suhu ini dapat disebabkan oleh radiasi). Kepadatan energi volumetrik radiasi benda hitam sama dengan tekanannya. Sifatnya yang sangat mirip dengan radiasi benda hitam adalah apa yang disebut radiasi peninggalan, atau latar belakang gelombang mikro kosmik - radiasi yang mengisi Alam Semesta dengan suhu sekitar 3 K.
Kromatisitas benda hitam
Warna diberikan dibandingkan dengan siang hari yang menyebar (