Апсолутно црно тело - проблем Невтонове физике

Апсолутно црно тело је ментални физички идеализовани објекат. Занимљиво је да то не мора нужно бити црно у стварности. Ово је другачије.

Албедо

Сви се сећамо (или барем треба да се сетимо) из курса физичке школе да термин "албедо" подразумева способност површине тела да рефлектује светлост. Тако, на пример, снежни покривачи ледених капа наше планете могу да рефлектују до 90% сунчеве светлости која пада на њих. То значи да их карактерише висок албедо. Није изненађујуће да су запослени у поларним станицама често присиљени да раде у сунчаним наочалама. Уосталом, гледање у чист снег готово је исто као и гледање сунца голим оком. У том смислу, рекордна рефлексивност у целом соларном систему има Сатурнов сателит Енцеладус, који је готово у потпуности састављен од воденог леда, има белу боју и одражава скоро сво зрачење које пада на његову површину. С друге стране, супстанца као што је чађа има албедо мањи од 1%. То значи да апсорбује око 99% електромагнетног зрачења.

Апсолутно црно тело: опис

Овдје долазимо до најважније ствари. Сигурно је читалац погодио да је апсолутно црно тело објекат чија је површина способна апсорбовати апсолутно све зрачење које пада на њега. У исто време, то уопште не значи да ће такав објекат бити невидљив и не може, у принципу, емитовати светлост. Не, немој га мешати са црном рупом. Може имати боју и чак бити веома видљив, али зрачење апсолутно црног тела ће увек бити одређено његовом сопственом температуром, али не и рефлектованом светлошћу. Успут, узима у обзир не само спектар видљив људском оку, већ и ултраљубичасти, инфрацрвено зрачење радио таласи Кс-зраке гама зрачење и тако даље. Као што је већ поменуто, апсолутно црно тело не постоји у природи. Међутим, његове карактеристике у нашем звезданом систему најситније испуњава Сунце, које зрачи, али скоро да не рефлектује светлост (која потиче из других звезда).

Лабораторијска идеализација

Покушаји да се донесу предмети који апсолутно не рефлектују светлост, настали су од краја КСИКС века. Заправо, овај задатак је био један од предуслова за настанак квантне механике. Прво, важно је напоменути да се сваки фотон (или било која друга честица електромагнетног зрачења) апсорбован од стране атома одмах емитује и апсорбује од стране суседног атома, и поново емитује. Овај процес ће се наставити све док се не постигне стање равнотеже у телу. Међутим, када се апсолутно црно тело загреје до таквог стања равнотеже, јачина светлости коју емитује она се изједначава са интензитетом апсорбоване светлости. У научној заједници физичара, проблем се јавља када се покушава израчунати шта би требало да буде Ова енергија зрачење које је ускладиштено унутар црног тијела. И овде долази невероватан тренутак. Дистрибуција енергије у спектру апсолутно црног тела у стању равнотеже значи дословну бесконачност енергије зрачења у њој. Овај проблем се назива ултраљубичастом катастрофом.

Планкова одлука

Први који је успео да пронађе прихватљиво решење овог проблема био је немачки физичар Мак Планцк. Он је сугерисао да било које зрачење апсорбују атоми не континуирано, већ дискретно. То јест, у порцијама. Касније су се ти дијелови назвали фотонима. Штавише, радио-магнетни таласи могу бити апсорбовани од стране атома само на одређеним фреквенцијама. Неодговарајуће фреквенције само пролазе, што рјешава питање бесконачне енергије потребне једнаџбе.