什麼是黑體輻射?

2021-02-08 原點閱讀


② 黑體輻射的能量密度與頻率有關。如圖1.11 所示。

能量密度

許多科學家的辛苦努力成果表明,以連續波為基礎的經典物

理理論不能解釋圖1.11 所給出的實驗曲線。


為了解釋這個實驗曲線,德國物理學家普朗克(M. K. E. L. Planck,1858—1947 年)提出了光量子假設:光(也就是電磁波)的能量不是連續的,而是一份一份的,每一份能量E 與它的頻率u 相關:E = hu,其中的h 是一個恆量,被後人稱為普朗克常量。在許多物理書中都可以查到,它的值是6.626176×10–34J·s。從這個假設出發,普朗克得到了黑體輻射能量密度的公式,畫出了與實驗曲線完全一致的理論曲線。


圖中曲線高峰對應的頻率叫做該黑體輻射的特徵頻率u0。它只與該黑體輻射壁的溫度T 相關,h u0 = 2.8214kT,其中的k 叫做玻爾茲曼常量。


它在熱學中較為常見,如此命名是為了紀念奧地利物理學家玻爾茲曼(L.Boltzmann,1844—1906 年),其值為1.380662×10 – 23 J / K。這個溫度就叫做該黑體輻射的特徵溫度。顯然,這個溫度越高,特徵頻率就越大。


在實際生活中,高爐中的鐵水可以近似地看成是黑體。通過從觀測孔看鐵水的顏色就可以了解它的溫度。當看到紅色時,鐵水的溫度比較低;當變到藍色時,溫度就比較高了。舊時鐵匠鋪裡的鐵匠師傅打制鐵具時,也用料坯的顏色來判斷火候。


在此之後,大量的實驗事實不斷地證實了普朗克的量子假設。並且,原子的線狀光譜也說明了原子的狀態同樣是不連續的,呈量子化的。


在普朗克所取得的成功的鼓舞下,以及在許多實驗結果的基礎上,科學家經過大量的努力,終於建成了現代物理學的一門基礎學科——量子力學。所以說,是普朗克吹響了人類向現代物理學進軍的號角。

相關焦點

  • 色溫與黑體輻射
    色溫的定義是,當光源發射的光的顏色與某一溫度下的黑體所輻射的光的顏色一致時,把此時黑體的溫度表示為該光源的顏色溫度,即色溫。色溫的單位用開爾文溫度K表示。通常,我們會說某個燈、電腦或手機屏幕的顏色偏暖或偏冷,其實就是在說色溫。色溫較低時(<5000K),光源的顏色偏暖;色溫較高(>6000K)時,光源的顏色偏冷。中性光(~5500K)就是說顏色接近自然光。
  • 普朗克黑體輻射理論
    理想黑體可以吸收所有照射到它表面的電磁輻射,並將這些輻射轉化為熱輻射,其光譜特徵僅與該黑體的溫度有關,與黑體的材質無關。
  • 黑體輻射恆溫水槽水浴鍋:紅外測溫儀(額溫耳溫槍)溫度校準介紹
    一切溫度高於絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有密切關係。因此,通過測量物體自身輻射的紅外能量便能準確測定它的表面溫度,這就是紅外線測溫儀運作所依據的原理。
  • 黑體輻射、對應原理與零點能——普朗克老師的一箭三雕 |賢說八道
    1912年,普朗克再次發表了一篇關於黑體輻射的論文 (全文翻譯將發表在《物理》雜誌上) ,在一個新的振子輻射機制假設的基礎上,不僅又得到了一種黑體輻射譜分布公式的推導方式,還捎帶著第一次引入了對應原理以及零點能的概念。黑體輻射、對應原理和零點能,普朗克老師在這個層面上的一箭三雕,真正詮釋了什麼是「前無古人、後無來者」。
  • 熱成像體溫檢測監控系統中黑體是幹什麼的?
    特呈現體溫檢測監控系統中經常會聽到一個叫「黑體」的設備。今天我們就來聊聊「黑體」到底是什麼?又起著什麼樣的作用!黑體分理想黑體和實際黑體。理想黑體只能是個科學概念,是現實中不存在的。黑體有個特徵,就是它吸收一切紅外輻射。它吸收環境發射給它的各類不同溫度的紅外輻射,絕不反射一絲一毫。但是,它發射出去的,則全是自身溫度的紅外輻射!
  • 太陽不是你想像,這個發光發熱的球,竟然是一個黑體
    黑體光譜    1862年,物理學家基爾霍夫假想了一種理想物體,以此作為熱輻射研究的標準物體,這種物體它能夠吸收外來的全部電磁輻射,並且不會有任何的反射與透射。既然黑體是物理學為了研究熱輻射而假想的標準物體,那麼在現實中為了計量的需要,就要有這種能夠儘可能完美模擬理想黑體發射的裝置或者材料,這種材料真實存在嗎?    您別說,還真有。
  • 我們周圍每個物體都會產生輻射嗎?它們的輻射形式是不是電磁波?
    很多朋友應該聽到過一些專家有這樣的說法:我們周邊所有物體都能產生輻射!這個說法是完全沒有問題的,雖然可能很多人無法理解。而有些人勉強相信了以後,又會問,這些物體產生的輻射是電磁波嗎?尤其是紫外線以後的那幾個電磁波,都是高能電磁波,也叫電離輻射!它們能導致基因突變,誘發癌症!那我們所說的每個物體都有輻射是指什麼呢?首先,所有物體都會輻射紅外光!溫度比環境高的物體輻射紅外光更多,所以在夜視鏡下很容易被看到!暖氣片之所以能讓人感覺到熱,就是因為輻射的熱量被人體吸收了而已!其他熱的物體也是一樣!
  • 經典黑體 | 華文黑體,蘋方之前的 iOS 默認字體.
    在 iOS 9 之前的版本,iOS 的默認中文字體為華文黑體。用過早期版本的 iOS 的都熟悉這款字體。Adobe 產品內置的字體「Adobe 黑體」,其中文部分就是華文黑體。這款字體最突出的特點就是筆畫兩端的「喇叭口」。國內很多的印刷黑體都是這樣。
  • 文字組合的刻意訓練-黑體篇
    黑體-在傳統的印象當中的關鍵詞都是穩重、安全、力量、激情等等,因為黑體的末端與開端都沒有襯線的修飾,對字體的字面平直、橫豎直線對比的特徵,所以顯得黑體並沒有宋體與楷體等字體那麼具有文藝氣質,相對來說更趨於簡潔的代名詞。黑體的的氣質就在於簡單的樸實,可以很細,也可以很粗,字體可塑性很強,在通過不斷的變化當中依舊能第一眼就分類出黑體的存在。
  • 宋體or黑體
    宋體字和黑體字是在文檔編輯中最為常用的兩種字體。因此,在文案策劃中最常用的字體也就非宋體和黑體莫屬了。而在這兩種字體中宋體的出鏡率更高。為什麼文案策劃中使用宋體更多呢?原因有四個。1.尺寸適宜,更美觀與同規格的精體等字體相比,宋體字的字面尺寸更大。這樣一來整個字的筆畫得以舒展,文案的整體效果更加美觀。
  • 【免費】金剛黑體最粗版丨金剛黑體Bold+San Francisco
    有一部分朋友,偏愛粗體的字形,公眾號也分享了很多粗體字形,免費版本的就有方正粗圓、微軟雅黑Bold、微軟雅黑Bold小字體、騰訊體、心雨小黑體、IBM中粗黑、襯線粗黑、筑紫典黑等等。同時也有幾款付費的粗體比如粗硬大黑體、筑紫柔黑、筑紫黑體SB版、IBM小粗黑等(本段提到的字體,都做了連結可以點擊跳轉)。
  • 免費商用字體推薦——黑體篇
    本期推薦17款免費商用黑體,前3款為常規黑體,後14款是在傳統黑體上進行設計改造,變為各有特點的黑體字形。設計優雅,顯示效果優秀,7款字重Adobe和Google共同開發的免費黑體。這款字體的開發過程持續了4年,除了Adobe和Google之外,還有來自中國、日本、韓國的字體開發公司參與。
  • 字體模塊·新品 | 獅尾黑體 SC,又是一款拔腳的思源黑體衍生字體
    這款字體的名字叫「獅尾黑體(Swei Sans)」。和未來熒黑一樣,這款「獅尾黑體」也是基於思源黑體拔腳而成的,和 OPPO Sans 類似的風格。在介紹未來熒黑的時候好像提到過,由於算法的原因,未來熒黑在字形上會有一些 bug。這個獅尾黑體會比未來熒黑強一點。
  • 蒙納最新中文字體:翔鶴黑體
    翔鶴黑體巧妙地融合了傳統筆觸與現代字形,使傳統書法與人性化設計完美地結合在一起。
  • 微波背景輻射中的冷熱點是怎麼來的?它和物質分布有何關係?
    那麼問題是:微波輻射中的溫度波動,也就是冷熱點是怎麼來的?它和物質分布有何關係?微波輻射溫度波動的來源1992 年發布的COBE探測器數據不但讓大爆炸理論獲得勝利,還帶給我們一項新的突破:首次確信偵測到大爆炸時期輻射背景的不均勻性。
  • 新字下載 | 信黑體——by柯熾堅
    其中廣泛於香港地區被採用的蒙納宋體及黑體亦出自柯老師的手筆。儷黑/儷宋一九八九年,柯熾堅創立TTL字體科技有限公司,銳意研發中文向量外框字體。儷宋、儷黑體為首兩個中文外框字體,特別為蘋果計算機的中文系統設計,現在每一部蘋果出產的計算機仍然附帶儷宋和儷黑體於其作業系統中。臺灣華康科技應臺灣華康之邀,擔任副總裁兼首席字體設計總監之要職。
  • 思源黑體(Source Han Sans )發布
    由 Google 和 Adobe
  • 臺北黑體,免費可商用的繁體中文字體!
    / Design makes life better /–臺北黑體(Taipei Sans TC)是最近新出的一款繁體字體,由「翰字鑄造」設計製作,適用於文字排版、平面設計、影音字幕以及平面印刷類的設計使用,而且是免費個人及商業用途。
  • 盈黑體──從蒙納黑到蒙納盈黑
    蒙納黑體給人感覺輕柔,點劃、撇捺的弧度比起一般的黑體都要柔和;字體的架構類似宋體,中宮收縮的設計看起來文質彬彬,優雅不落俗套,而且充滿閱讀的節奏韻律,作為正文字出奇的好看;加上乾脆、直率的筆劃切口,讓版面氣氛變優雅而帶一點點香港式的現代感,於芸芸黑體當中成一家之言。然而蒙納黑體從首發至今已經三十多年,世界的文化和科技已經翻了幾翻。
  • 每天都在用的「黑體」,原來這麼排版才好看!
    各大字庫也開發有各有特點的黑體,其中免費商用的有:思源黑體、阿里巴巴普惠體、OPPOSans、鴻蒙字體。正式、嚴謹黑體是極具理性風格的字形,沒有明顯情緒導向也讓黑體給人一種中立客觀的印象,適用運用在各種正式、嚴謹和體現安全信賴感的場景。