新光源?物理學家發現超越黑體輻射極限的材料

2020-12-03 驅動之家

自19世紀末以來,我們知道所有材料在加熱時都會發出可預測波長範圍內的光。

據外媒報導,近日美國倫斯勒理工學院的物理學家Shawn-Yu Lin在《自然科學報告》期刊上發表了一篇新論文稱,科學家現在發現一種材料,它受熱的發光強度似乎超越了黑體輻射極限。

19世紀初,德國物理學家馬克斯普朗克曾使用數學方法描述輻射定律,並假設能量只能以離散值存在,進而進入量子時代,馬克斯也被冠為量子力學創始人。

按照普朗克定律,宇宙中沒有任何物體可以發出比黑體更多的輻射。

黑體是一個理想化物體,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,隨著溫度上升,黑體所輻射出來的電磁波與光線稱做黑體輻射。

Shawn-Yu Lin發現,有一種新材料違反了普朗克定律局限,為基於鎢的三維光子晶體(結構與金剛石晶體類似),當加熱至600K時,其發光強度是黑體基準的8倍,材料結構顯示出約 1.7μm 的輻射峰值。

新材料能發出類似由雷射或發光二極體(LED)產生的同調光,但並不需要複雜昂貴的半導體結構。

Shawn-Yu Lin表示,事實上這沒有違反普朗克定律,只是產生熱量的一種新方法,雖然理論無法完全解釋這種現象,但科學家假設光子晶體各層之間的偏移允許光從晶體內部空間射出,發出的光在晶體結構內來回反彈從而改變了光的性能,行為幾乎就像人造雷射材料。

科學家表示,這種新材料可用於能量收集、軍事用紅外物體追蹤識別、大氣化學光譜學研究、雷射等領域。

相關焦點

  • 黑體輻射提高太陽能電池效率
    導讀: 黑體是一種理想化的材料,可以吸收照到它上面的所有輻射,在發出輻射時,材料在不同的溫度會形成不同的極限,超材料作為一個特殊類型,報導很多,它們能表現出負折射率(negative refraction index),因為這一特點,它們可以使光線彎曲,繞過一個空間或物體。
  • 黑體輻射原理的發現
    黑體輻射原理的發現「普朗克是一位保守的物理學家」,人們常常這樣評價。這樣一個保守的物理學家,是20世紀傑出的自然學者之一,如果以重要性而論的話,繼伽利略與牛頓、愛因斯坦之後,開啟物理學新時代的正是普朗克。
  • 量子力學的起源1:黑體輻射公式的發現
    第一節:黑體輻射公式的發現我們將從黑體輻射開始,所謂黑體是這樣一種物質,它能夠完全吸收照射在上面的電磁輻射,並不會發生透射或者反射。在外部輻射的照射下,黑體的溫度開始升高,到達熱平衡狀態時黑體所發出的電磁波的能量將與入射的能量在相同的時間裡保持一致。
  • 從普朗克黑體輻射定律到真正的黑
    摘要:介紹了用以解釋熱輻射的幾個重要公式及其缺陷,普朗克黑體輻射定律與量子物理的發現歷程,並補充介紹了一些色彩學知識,最終討論了一個問題
  • 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
    黑體輻射的研究主線為1.      天文學家赫謝耳(F.W.Herschel,1739—1822)發現了紅外輻射的熱效應。2.      1859年德國物理學家基爾霍夫(G.R.Kirchhoff,1824—1887)提出基爾霍夫定律,1860年,基爾霍夫定義「絕對黑體」。
  • 黑體輻射研究歷史
    請按照時間線,根據提示將下列科學家的的工作和發現串接起來,來理解科學理論的建立和完善過程。1.      天文學家赫謝耳(F.W.Herschel,1739—1822)發現了紅外輻射的熱效應。2.      1859年德國物理學家基爾霍夫(G.R.Kirchhoff,1824—1887)提出基爾霍夫定律,1860年,基爾霍夫定義「絕對黑體」。
  • 黑體輻射
    而黑體輻射同樣適用於人體,假設體溫是37度的話人體的能量就會以紅外線的形式散射出體表。紅外線不在可見光的範疇,所以人們看到不到,但是人體熱像儀,測溫儀就可以檢測到。回到黑體的問題上,上文說了太陽可以近似看作是一個黑體,只是讓大家對黑體有個印象。在熱力學中,黑體是一個理想化的物體。
  • 紅外測溫和黑體輻射定律
    結果發現,位於紅光外側的溫度計升溫最快。因此得到結論:太陽光譜中,紅光的外側必定存在看不見的光線,沉默幾億年,紅外線終於閃亮登場。19世紀末,人們認識到熱輻射和光輻射都是電磁波。並且已知,自然界中一切高於絕對零度(-273℃)的物體都在不停向外輻射能量。那麼輻射能量在不同頻率範圍中如何分布?
  • 【量子物理學】黑體輻射的「紫外災難」與能量量子化
    會上,英國著名物理學家W.湯姆生(即開爾文男爵)發表了新年祝詞。他在回顧物理學所取得的偉大成就時說,物理大廈已經落成,所剩只是一些修飾工作。  但美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏雲籠罩了。第一朵烏云: 「以太說」 破滅;第二朵烏云:黑體輻射與「紫外災難」。  尋找以太的零結果,愛因斯坦創立了現代物理大廈之一:相對論。
  • 什麼是黑體輻射?
    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.
  • 或會影響明日存儲 黑體輻射定律被打破
    德國物理學家普朗克(Max Planck)於1900年所創的「黑體輻射定律」(Black Body Radiation Law)是公認的物體間熱力傳導基本法則,雖然有物理學家懷疑此定律在兩個物體極度接近時不能成立,但始終無法證明和提出實證。
  • 科普︱紅外測溫和黑體輻射定律
    結果發現,位於紅光外側的溫度計升溫最快。因此得到結論:太陽光譜中,紅光的外側必定存在看不見的光線,沉默幾億年,紅外線終於閃亮登場。19世紀末,人們認識到熱輻射和光輻射都是電磁波。並且已知,自然界中一切高於絕對零度(-273℃)的物體都在不停向外輻射能量。那麼輻射能量在不同頻率範圍中如何分布?
  • 《納米快報》:陳剛小組首次打破黑體輻射定律
    《納米快報》:陳剛小組首次打破黑體輻射定律
  • 高中物理 | 黑體和黑體輻射 能量量子化
    一、黑體和黑體輻射1、熱輻射定義:物體在任何溫度下,都會發射電磁波,溫度不同,所發射的電磁波的頻率、強度也不同,物理學中把這種現象叫做熱輻射
  • 發現新輻射公式
    本研究成果《發現新(黑體)輻射公式》和《邏輯物理學》選在2020年10月1日全球發布,是作為慶祝中華人民共和國國建國    本研究新發現的新輻射公式解決了普朗克輻射公式的不足,並定義了各公式的物理意義。所提出的三個新公式均可完全代替普朗克輻射公式。
  • 黑體輻射叛逆經典 普朗克釋放量子妖精
    普朗克則淡然答之:「吾並非期待發現任何新大陸,僅望深入理解已存之物理學基礎,知足也。」愛因斯坦在1918年4月由柏林物理學會舉辦的普朗克60歲生日慶祝會上發表演講曰:「科學殿堂各式各樣人物多矣,或求智力快感者,或欲追名逐利者。普朗克卻非此二類人士,純粹為虔誠物理之信徒,此吾所以深愛之也。」
  • 黑體輻射的經典理論
    在1900年量子化了黑體輻射的能量與波長的函數關係——提出黑體輻射定律。1900年10月19日和12月14日普朗克發表能量量子化假說,從而帶來了全新的量子力學。所以要明白普朗克的工作,我們就要從熱輻射研究談起,這是熱學發展過程中的重要研究內容。熱學的發展有兩條主線:熱力學和分子動理論。熱力學是宏觀描述,主要著重變化過程刻畫;分子動理論是粒子描述,重點在狀態刻畫。
  • GTRH-2 黑體紅外輻射實驗儀的應用
    1900年,英國物理學家瑞利(Lord Rayleigh)從能量按自由度均分定律出發,推出了黑體輻射的能量分布公式:                     (5) 該公式被稱之為瑞利·金斯公式,公式在長波部分與實驗數據較相符,但在短波部分卻出現了無窮值,而實驗結果是趨於零。
  • 普朗克黑體輻射公式
    打開APP 普朗克黑體輻射公式 發表於 2017-11-02 09:48:11   黑體輻射現象是指當黑體(空腔)與內部輻射處於平衡時