Absolūti melns ķermenis

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt

Absolūti melns ķermenis ir ideāls, teorētiski iedomāts fizikāls ķermenis, kas absorbē visu uz to krītošo elektromagnētisko starojumu, neatkarīgi no tā frekvences un krišanas leņķa. Tā integrālā absorbcijas spēja ir vienāda ar vieninieku.[1]

Absolūti melnam ķermenim atrodoties termiskā līdzsvarā (nemainīgā temperatūrā), tas emitē (izstaro) elektromagnētisko starojumu. Tā enerģijas spektrālo sadalījumu apraksta Planka likums. Šāda ķermeņa emisija ir atkarīga vienīgi no temperatūras, bet nav atkarīga no ķermeņa vielas.[2]

Aptuvens absolūti melna ķermeņa modelis, iztēlojoties to kā niecīgu caurumu izolētā korpusā ar dobumu

Dabā absolūti melni ķermeņi nepastāv. Par aptuvenu modeli absolūti melna ķermeņa virsmai var uzskatīt niecīgu caurumu izolētā korpusā ar dobumu, vai ķermeni, kam virsma pārklāta ar sodrējiem vai sīkdispersu platīnu (platīna melno).[1] Starojumam iekļūstot dobumā, tam ir ļoti maza iespēja atstaroties no iekšējām sienām tā, lai izkļūtu ārā no dobuma. Starojums pilnībā absorbējas un caurums izskatās melns. Šī iemesla dēļ, piemēram, māju logi izskatās tumši saulainā laikā.[3]

Tāpat kā absolūti melns ķermenis emitē elektromagnētisko starojumu, līdzīgi starojumu izdala Saule, sakarsēts volframa kvēldiegs vai ogle.[2] Astronomijā Saules un citu debess ķermeņu emitēto starojumu raksturo, izsakot ar efektīvo temperatūru, kas ir tāda absolūti melna ķermeņa temperatūra, kurš varētu emitēt tādu pašu kopējo elektromagnētiskās enerģijas plūsmu, kā attiecīgais kosmiskais objekts.

Tehnikā tiek izmantoti materiāli, kas veidoti ar nolūku panākt to līdzināšanos absolūti melnam ķermenim (ko realizēt līdz galam gan nav iespējams). Piemēram, maskēšanās materiāli vai radarus neatstarojoši materiāli, lai objektus padarītu "neredzamus". Speciāli izstrādāti materiāli guvuši pielietojumu saules enerģijas kolektoros un infrasarkanā starojuma detektoros (termiskajos detektoros). 2009. gadā Japānas zinātnieki izstrādājuši materiālu, kas veidots uz oglekļa nanocaurulīšu bāzes un pēc savām īpašībām ir tuvs absolūti melnam ķermenim, absorbējot ienākošo starojumu apjomā starp 98% un 99% (spektra joslā no ultravioletā līdz galējam infrasarkanajam starojumam).[4]

Atsauces[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. 1,0 1,1 Apinis, Alfons (1972). Fizika. Rīga: Zvaigzne. 539. lpp.
  2. 2,0 2,1 Fizikas rokasgrāmata. Rīga: Zvaigzne. 1985. 354.—355. lpp.
  3. Latvijas padomju enciklopēdija. 1. sējums. Rīga: Galvenā enciklopēdiju redakcija.  30. lpp.
  4. K. Mizuno et al. (2009). "A black body absorber from vertically aligned single-walled carbon nanotubes" (free download). Proceedings of the National Academy of Sciences 106 (15): 6044–6077. Bibcode 2009PNAS..106.6044M. doi:10.1073/pnas.0900155106. PMC 2669394. PMID 19339498.