既然黑体能吸收一切电磁波,那怎么会向外辐射电磁波?研究黑体辐射又有什么意义?

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：物理作业时间：2024/05/16 06:55:39

黑体
任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领.辐射出去的电磁波在各个波段是不同的,也就是具有一定的谱分布.这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关,因而被称之为热辐射.为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律,物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body),以此作为热辐射研究的标准物体.
所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收,既没有反射,也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射).显然自然界不存在真正的黑体,但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上).
但现实世界不存在这种理想的黑体,那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长, 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内, 真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比.显然发射率为介于0与1之间的正数,一般发射率依赖于物质特性、环境因素及观测条件.如果发射率与波长无关,那么可把物体叫作灰体(grey body), 否则叫选择性辐射体.
黑体的模型
黑体的吸收率α=1,这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能.尽管在自然界并不存在黑体,但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型.黑体模型的原理如下：取工程材料（它的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔,使空腔壁面保持均匀的温度,并在空腔上开一个小孔.射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射,而每经历一次吸收,辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次,最终能离开小孔的能量是微乎其微的,可以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收.所以,就辐射特性而言,小孔具有黑体表面一样的性质.值得指出的是,小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小,小孔就月接近黑体.若这个比值小于0.6%,当内壁吸收率为60%时,计算表明,小孔的吸收率可达99.6%.应用这种原理建立的黑体模型,在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都十分有用.

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