Schwarzer Körper
Jeder erhitzte Körper sendet Strahlung aus. Die klassische Physik konnte jedoch das beobachtete Emissionsspektrum für ein theoretisches Modell namens "Schwarzer Körper" nicht erklären.
Ein schwarzer Körper ist ein ideales Objekt im thermodynamischen Gleich-gewicht mit seiner Umgebung, das sich wie ein perfekter "Strahlungsabsorber" verhält (alle einfallende Strahlung wird absorbiert und es gibt weder Reflexion noch Transmission, was erklärt, warum ein solcher Körper für uns schwarz erscheint). Um im thermodynamischen Gleichgewicht zu bleiben, sendet der so erhitzte schwarze Körper elektromagnetische Strahlung in allen Wellenlängen aus. Die pro Zeit- und Flächeneinheit abgestrahlte Energie, Luminanz oder Strahlungsdichte genannt, deckt alle Wellenlängen ab und hängt nur von der Oberflächentemperatur des Körpers ab, wie die Kurven der Animation zeigen.
Es war Max Planck, der 1900 seine berühmte Gleichung formulierte, die das Gesetz beschreibt, das heute seinen Namen trägt: das Plancksche Strahlungsgesetz.
Seine Arbeit bestätigt die aufkommenden Theorien der Quantenmechanik, da er zur Erklärung des makroskopischen Verhaltens eines Schwarzen Körpers davon ausgeht, dass die Atome des Schwarzen Körpers auf dis-krete (nicht kontinuierliche) Weise mit elektromagnetischer Strahlung wechselwirken. Lichtenergie wird in Form von Energiepaketen (den „Quanten“) absorbiert (und emittiert). Die scheinbar kontinuierliche Leuchtdichte ist eigentlich das statistische Ergebnis der Summe der einzelnen Quanteneffekte.
Das Plancksche Strahlungsgesetz hat viele Konsequenzen. Dazu gehört die Tatsache, dass die Form der Kurve nur von der Temperatur des erhitzten Körpers abhängt und nicht von dem Material, aus dem er besteht. Die Sonne strahlt also wie ein auf die gleiche Temperatur (5,800 K) erhitztes Metallstück.
Lassen Sie uns auch das Wiensche Verschiebungsgesetz zitieren, das besagt, dass die maximale Wellenlänge λMax umgekehrt proportional zur Temperatur ist:
λMax ∝ 1 / T
Das Stefan-Boltzmann-Gesetz besagt, dass die gesamte Strahlungsleistung (pro Flächeneinheit) proportional zu T4 . ist
M = σ .T4
