科学 > 物理学 > 放射線 > 黒体の概念
今回は、黒体の概念と実際での実現を勉強しよう
完全な黒体。
入射した放射熱をすべて吸収する物体を完全黒体（Perfectly Black Body）と呼ぶ。 実際、このような物体が黒いのは、入射した熱を反射も透過もしないためです。
自然界には、完全に黒い物体というのは存在しません。 1166>
完全な黒体の特徴：
- 入射するすべての放射熱を吸収する完全な黒体のこと。
- その吸収係数は1に等しい。
- そのような体の黒さは、それに入射する熱のいかなる部分も反射したり透過したりしないことに起因している。 4272>
フェリーの黒体：
入射する放射熱をすべて吸収する体を完全黒体と呼ぶ。
- 構造。 小さな穴の開いた二重壁の中空の金属球を採取して、人工的に作ることができる。 球体の内面はランプブラックでコーティングされ、穴の反対側には円錐形の突起がある
- 動作。 この穴から球体に入った放射線は何度も反射を受ける。 反射のたびに、入射した放射熱の約98％が球体に吸収されます。 したがって、放射は数回の反射の間に球体に完全に吸収される。 4272>
黒体のスペクトル：
黒体はゼロから無限大までのすべての波長の放射線を放出する。 これらの放射は電磁気的な性質を持っている。 これらの放射は黒体の表面の性質には依存せず、その絶対温度にのみ依存する。 黒体の放射は、電磁波の波長の全範囲に及んでいる。 1166>
ボロメーターと呼ばれる感度の高い装置を用いて、波長λとλ＋dλの間のエネルギー密度を求め、装置のプリズムを回転させて、完全黒体の温度が一定で全波長範囲についてこのエネルギー密度を求めることができる。
グラフ表示：
黒体のスペクトルの特徴：
- 完全黒体の放射力はどの波長も温度の上昇とともに増大する。
- 極大値の位置は、温度の上昇とともに紫外域（短波長）側にシフトします。
- λm T＝一定（ウィーンの変位則）
- 各曲線の下の面積は、その温度における黒体の単位面積当たりの全放射パワーを与え、それはT4に正比例する（ステファンの法則の検証）
ウィーンの変位則：
黒体に対して、絶対温度とエネルギーの最大放射に対応した波長の積が一定であること。
したがって、λm T = Constant
ウィーンの変位則の定数の値は2.898 x 10-3 mKです。
ウィーンの変位則の意義：
- この法則を用いて星の温度を表わすことができる。 天体の温度を決定する唯一の方法です。
- 加熱による固体の色の変化が、くすんだ赤（長波長）→黄色（短波長）→白（可視スペクトルの全波長）になることを説明しています。
単純な放射補正：
固体または液体の比熱は混合物の方法によって決定されます。 固体は高温に加熱される。 それを室温の水(または液体)を入れた熱量計に滴下する。 最後に、混合物の最高温度を記録する。 さて、混合物の温度が上昇し始めると、混合物は伝導と放射によって熱を失い始める。 伝導による熱の損失は、綿やウールなどの熱伝導の悪いもので混合物を囲むことで最小限に抑えることができる。
したがって、混合物の最高温度は、放射がない場合に到達する温度より常に低くなる。
放射線補正の適用方法：
固体が液体に滴下された瞬間にストップウォッチをスタートさせ、混合物が最高温度に達するまでの時間tを記録するθ。
次に、放射補正 = Δθ = ½ (θ – θ )
混合物の補正最高温度 = θ + Δθ
温室効果：
地球の表面は太陽から熱エネルギーを吸収して熱放射源となる。 この熱放射の波長は赤外線領域である。 この熱放射の大部分は、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、クロロフルオロカーボン、対流圏オゾンなどの温室効果ガスによって吸収されます。 このため、地球の大気は加熱され、大気はより多くのエネルギーを地球に与え、その結果、地表は暖かくなる。
このプロセスは、吸収できる放射がなくなるまで繰り返される。 このように地球の表面と大気が温められることを温室効果という。 温室効果の意義は、地球を温暖化させ、生物多様性をもたらすことにあります。 温室効果がなければ、地球の温度は-18℃になります。
しかし、人間の活動により、温室効果ガスの量は急速に増加し、地球を温暖化させています。 しかし、人間の活動によって温室効果ガスが急増し、地球が温暖化しています。この増加は、植物や動物の生命を脅かす可能性があります。 極地の氷が溶け、海面が上昇し、沿岸地域が水没する可能性もあります。 キルヒホッフの放射の法則
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