Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Идеализированное физическое тело, поглощающее все падающее электромагнитное излучение.
Idealized physical body that absorbs all incident electromagnetic radiation
Черное тело — это идеализированное физическое тело, которое поглощает всё падающее электромагнитное излучение, независимо от частоты или угла падения. Излучение, испускаемое черным телом в тепловом равновесии с окружающей средой, называется излучением абсолютно чёрного тела. Название «черное тело» дано потому, что оно поглощает все цвета света. В отличие от этого, белое тело характеризуется «шероховатой поверхностью, которая полностью и равномерно отражает все падающие лучи во всех направлениях». Черное тело в тепловом равновесии (то есть при постоянной температуре) излучает электромагнитное излучение абсолютно чёрного тела. Это излучение описывается законом Планка, то есть его спектр определяется исключительно температурой (см. рисунок справа), а не формой или составом тела. Идеальное черное тело в тепловом равновесии обладает двумя основными свойствами: поступающее в полость излучение «термализуется» посредством этого механизма – энергия перераспределяется до тех пор, пока ансамбль фотонов не достигнет планковского распределения. Время термализации значительно меньше в присутствии конденсированной материи, чем в разреженной среде, такой как разбавленный газ. При температурах ниже миллиардов Кельвинов прямые взаимодействия фотонов друг с другом обычно пренебрежимо малы по сравнению с взаимодействиями с веществом.
A black body or blackbody is an idealized physical body that absorbs all incident electromagnetic radiation, regardless of frequency or angle of incidence. The radiation emitted by a black body in thermal equilibrium with its environment is called black body radiation. The name "black body" is given because it absorbs all colors of light. In contrast, a white body is one with a "rough surface that reflects all incident rays completely and uniformly in all directions." A black body in thermal equilibrium (that is, at a constant temperature) emits electromagnetic black body radiation. The radiation is emitted according to Planck's law, meaning that it has a spectrum that is determined by the temperature alone (see figure at right), not by the body's shape or composition. An ideal black body in thermal equilibrium has two main properties: Radiation entering the cavity will be "thermalized" by this mechanism: the energy will be redistributed until the ensemble of photons achieves a Planck distribution. The time taken for thermalization is much faster with condensed matter present than with rarefied matter such as a dilute gas. At temperatures below billions of Kelvin, direct photon–photon interactions are usually negligible compared to interactions with matter.
Идеальные черные тела Кирхгоффа
Кирхгофф в 1860 году ввёл теоретическое понятие идеального черного тела с полностью поглощающей поверхностью бесконечно малой толщины, но Планк указал на серьезные ограничения этой идеи. Планк выделил три требования к черному телу: тело должно (i) пропускать излучение, но не отражать его; (ii) иметь минимальную толщину, достаточную для поглощения падающего излучения и предотвращения его повторного испускания; (iii) соответствовать строгим ограничениям на рассеяние, чтобы предотвратить проникновение излучения и его отражение обратно. Следовательно, идеальные черные тела Кирхгоффа, поглощающие всё падающее на них излучение, не могут быть реализованы в виде бесконечно тонкого поверхностного слоя и предъявляют сложные требования к рассеянию света внутри черного тела.
Kirchhoff in 1860 introduced the theoretical concept of a perfect black body with a completely absorbing surface layer of infinitely small thickness, but Planck noted some severe restrictions upon this idea. Planck noted three requirements upon a black body: the body must (i) allow radiation to enter but not reflect; (ii) possess a minimum thickness adequate to absorb the incident radiation and prevent its re emission; (iii) satisfy severe limitations upon scattering to prevent radiation from entering and bouncing back out. As a consequence, Kirchhoff's perfect black bodies that absorb all the radiation that falls on them cannot be realized in an infinitely thin surface layer, and impose conditions upon scattering of the light within the black body that are difficult to satisfy.
Реализации
Реализация черного тела подразумевает реальный, физический объект. Вот несколько примеров.
A realization of a black body refers to a real world, physical embodiment. Here are a few.
Пустота с отверстием
В 1898 году Отто Ламмер и Фердинанд Курльбаум опубликовали описание своего источника излучения полостного типа. Их конструкция в значительной степени не изменилась и до сих пор используется для измерений излучения. Это было отверстие в стенке платинового ящика, разделенное диафрагмами, внутренняя поверхность которого была почернена оксидом железа. Он являлся важным элементом в последовательно совершенствующихся измерениях, приведших к открытию закона Планка. В версии, описанной в 1901 году, внутренняя поверхность была почернена смесью оксидов хрома, никеля и кобальта. См. также Hohlraum.
In 1898, Otto Lummer and Ferdinand Kurlbaum published an account of their cavity radiation source. Their design has been used largely unchanged for radiation measurements to the present day. It was a hole in the wall of a platinum box, divided by diaphragms, with its interior blackened with iron oxide. It was an important ingredient for the progressively improved measurements that led to the discovery of Planck's law. A version described in 1901 had its interior blackened with a mixture of chromium, nickel, and cobalt oxides. See also Hohlraum.
Почти черные материалы
Есть интерес к материалам, подобным телам черного излучения, для маскировки и к радарно-поглощающим материалам для обеспечения невидимости для радаров. Все они поглощают 99,9% света или более.
There is interest in blackbody like materials for camouflage and radar absorbent materials for radar invisibility. all absorb 99.9% of light or more.