Crno tijelo

Crno tijelo jeste idealizirano fizičko tijelo koje upija svo elektromagnetsko zračenje koje se desi, bez obzira na učestalost ili upadni ugao. Naziv "crno tijelo" dobilo je zato što upija sve boje svjetlosti. Crno tijelo također emituje zračenje crnog tijela. Suprotno tome, bijelo tijelo je ono sa „hrapavom površinom koja u potpunosti i jednoliko u svim smjerovima odražava sve padajuće zrake“.

Kako temperatura crnog tijela opada, njegov intenzitet također opada, a njegov vrh se pomiče na veće talasne dužine. Za usporedbu je prikazan klasični Rayleigh – Jeansov zakon i njegova ultraljubičasta katastrofa .

Crno tijelo u toplotnoj ravnoteži (odnosno pri konstantnoj temperaturi) emituje elektromagnetno zračenje crnog tijela. Zračenje se emituje prema Planckovom zakonu, što znači da ima spektar koji se određuje samo temperaturom (vidi sliku desno), a ne oblikom ili sastavom tijela.

Idealno crno tijelo u toplinskoj ravnoteži ima dva značajna svojstva:

1. Idealan je emiter: na svakoj frekvenciji emitira isto toliko ili više toplotnog zračenja kao i svako drugo tijelo na istoj temperaturi.
2. To je difuzni emiter: mjereno po jedinici površine okomito na smjer, energija se zrači izotropno, neovisno o smjeru.

Približna realizacija crne površine je rupa u zidu velikog izoliranog kućišta (peć, na primjer). Bilo koja svjetlost koja ulazi u rupu reflektira se ili apsorbira na unutrašnjim površinama tijela i malo je vjerovatno da će se ponovo pojaviti, čineći rupu gotovo savršenim apsorberom. Kada je zračenje ograničeno u takvom kućištu u toplotnoj ravnoteži, zračenje koje se emituje iz rupe biće jednako veliko kao iz bilo kojeg tijela na toj ravnotežnoj temperaturi. 

Definicija

Ideju o crnom tijelu prvobitno je uveo Gustav Kirchhoff 1860. Modernija definicija daje referencu na "beskrajno male debljine":

Približna spoznaja crnog tijela kao malene rupe u izoliranom kućištu

Reference