Абсолютно черное тело

Опубликовано 31.03.2010 Ведущий Антон Степанов

Во многих областях науки, таких как термодинамика, астрономия, теория теплового излучения, важное место занимает понятие абсолютно черного тела (АЧТ). Абсолютно чёрное тело - это тело, которое при любой температуре полностью поглощает весь падающий на него поток излучения, независимо от длины волны. Коэффициент поглощения АЧТ (отношение поглощаемой энергии к энергии падающего потока) равен единице. В природе абсолютно черных тел нет. Близким к единице коэффициентом поглощения обладают сажа и платиновая чернь. Наилучшим приближением к АЧТ является почти замкнутый сосуд с малым отверстием и непрозрачными стенками, имеющими одинаковую температуру во всех точках. Луч, попавший в полость через отверстие, многократно отражается и при каждом отражении частично поглощается стенками полости. В результате через некоторое время он поглотится почти полностью. Например, лучи света, попавшие через окно в комнату, поглощаются в ней и на улицу выходит лишь небольшая часть светового потока, поэтому раскрытое окно, рассматриваемое издали с улицы, кажется чёрным. Следует отметить, что цвет абсолютно черного тела вовсе не черный, а сильно зависит от его температуры. АЧТ при температуре выше абсолютного нуля, как и все нагретые тела, испускает электромагнитное излучение. Основной особенностью АЧТ является то, что его спектр излучения определяется только температурой и не зависит от свойств вещества, из которого оно состоит. Зависимость яркости и цвета АЧТ от температуры определяется законами излучения Стефана - Больцмана, Вина, Планка и других, а также законом смещения Вина. Из этих законов следует, что яркость абсолютно черного тела чрезвычайно быстро возрастает с температурой, а максимум излучения смещается в сторону коротких волн. Яркость АЧТ для данной температуры - величина постоянная, большая, чем яркость любого другого тела при той же температуре, поэтому АЧТ применяют в качестве светового эталона. На законах излучения абсолютно черного тела основана пирометрия - оптический метод измерения температуры.