黑くろ体たい (物理ぶつり学がく)

  提示ていじ：此条目め页的主ぬし题不是ぜ黑くろ體たい (字體じたい)。

黑くろ體たい輻射ふくしゃ的てき顏色かおいろ（色いろ度ど）設しつらえ根據こんきょ黑くろ體たい的てき溫度おんど變化へんか的てき；這些顏色かおいろ的てき軌跡きせき，如上じょじょう面めん的てきCIE1931色彩しきさい空間くうかん圖ず所しょ示しめせ，為ため剛つよし普ひろし朗ろう克かつ軌跡きせき（或ある稱しょう為ため黑くろ體たい軌跡きせき）。

在ざい熱ねつ力學りきがく中なか，黑くろ体たい（英語えいご：Black body），是ぜ一个理想化的物体，它能夠吸收きゅうしゅう外来がいらい的てき全部ぜんぶ电磁辐射，並なみ且不會かい有ゆう任にん何なん的てき反射はんしゃ與あずか透とおる射しゃ。隨ずい著ちょ溫度おんど上うえ升ます，黑くろ體からだ所しょ輻射ふくしゃ出來でき的てき電磁波でんじは與あずか光線こうせん則そく稱しょう做黑くろ體たい辐射。這個名詞めいし在ざい1862年ねん由ゆかり古こ斯塔夫おっと·基もと爾なんじ霍夫所ところ提出ていしゅつ並なみ引入熱ねつ力學りきがく內。

定義ていぎ簡述

黑くろ體たい對たい於任何なに波なみ长的てき电磁波は的てき吸收きゅうしゅう係数けいすう为1，透とおる射しゃ係数けいすう为0。但ただし黑くろ體たい未必みひつ是ぜ黑色こくしょく的てき，即そく使つかい不ふ反射はんしゃ任にん何なん的てき電磁波でんじは，它也可か以放出ほうしゅつ電磁波でんじは，而這些電磁波でんじは的てき波長はちょう和わ能のう量りょう則そく全ぜん取と決けつ於黑體たい的てき溫度おんど，不ふ因いん其他因いん素もと而改變かいへん。

對たい於人的てき視覺しかく而言，黑くろ體たい在ざい700K以下いか時とき看み起おこり來らい是ぜ黑色こくしょく的てき，這是由よし於在700K之これ下か的てき黑くろ體からだ所しょ放出ほうしゅつ來らい的てき輻射ふくしゃ能のう量りょう很小且輻射ふくしゃ波長はちょう在ざい可か見み光こう範圍はんい之の外そと。若わか黑くろ體たい的てき溫度おんど高だか過か上述じょうじゅつ的てき溫度おんど的てき話ばなし，黑くろ體からだ則そく不ふ會かい再さい是ぜ黑色こくしょく的てき了りょう，它會開始かいし變成へんせい紅色こうしょく，並なみ且隨著ちょ溫度おんど的てき升ます高だか，而分別べつ有ゆう橘たちばな色しょく、黃色おうしょく、白色はくしょく等とう顏色かおいろ出現しゅつげん，即そく黑くろ體たい吸收きゅうしゅう和わ放出ほうしゅつ電磁波でんじは的てき過程かてい遵循了りょう光ひかり譜ふ，其軌跡きせき为剛普ひろし朗ろう克かつ軌跡きせき（或ある稱しょう為ため黑くろ體たい軌跡きせき）。黑くろ體たい輻射ふくしゃ實際じっさい上じょう是ぜ黑くろ體たい的てき熱ねつ輻射ふくしゃ。在ざい黑くろ體たい的てき光ひかり譜ふ中ちゅう，由ゆかり於高溫こうおん引起高だか頻しき率りつ即そく短波たんぱ長ちょう，因いん此較高だか溫度おんど的てき黑くろ體たい靠もたれ近きん光ひかり譜ふ結尾けつび的てき藍色あいいろ區域くいき而較低てい溫度おんど的てき黑くろ體たい靠もたれ近きん紅色こうしょく區域くいき。

在ざい室溫しつおん下か，黑くろ體たい放出ほうしゅつ的てき基本きほん為ため紅べに外線がいせん，但ただし當とう溫度おんど漲みなぎ幅はば超過ちょうか了りょう百ひゃく度ど之これ後ご，黑くろ體たい開始かいし放出ほうしゅつ可か見み光こう，根據こんきょ溫度おんど的てき升ます高だか過程かてい，分別ふんべつ變へん為ため紅色こうしょく，橙色だいだいいろ，黃色おうしょく，白色はくしょく和わ藍色あいいろ。當とう黑くろ體たい變へん為ため白色はくしょく的てき時候じこう，它同時じ會かい放出ほうしゅつ大量たいりょう的てき紫外線しがいせん。

黑くろ体たい单位表面積ひょうめんせき積せき的てき辐射通どおり量りょう$P$与あずか其温度おんど的てき四よん次じ方かた成なり正せい比ひ，即そく：

$P=\sigma T^{4}$

式しき中ちゅう$\sigma$称しょう为斯特藩はん-玻爾茲曼常數じょうすう，又また稱たたえ為ため斯特藩はん常数じょうすう。

黑くろ體たい的てき放射ほうしゃ過程かてい引發物理ぶつり學がく家か對たい量子りょうし場じょう內的熱ねつ平衡へいこう狀態じょうたい的てき興趣きょうしゅ。在ざい經典きょうてん物理ぶつり中なか，所有しょゆう熱ねつ平衡へいこう的てき傅でん里さと葉は模型もけい都と遵循能のう量りょう均分きんぶん定理ていり。當とう物理ぶつり學がく家か使用しよう經典きょうてん物理ぶつり解釋かいしゃく黑くろ體たい時じ，不可避ふかひ免めん的てき發生はっせい了りょう紫むらさき外がい災わざわい變へん，即そく用よう於計算けいさん黑くろ體たい輻射ふくしゃ強度きょうど的てき瑞みず利り-金きむ斯定律ていりつ在ざい輻射ふくしゃ頻しき率りつ趨向すうこう於無窮きゅう大だい時じ計算けいさん結果けっか也趨向こう於無窮きゅう大だい。由よし於黑體たい可か以用於檢驗けん熱ねつ平衡へいこう的てき性質せいしつ，因いん為ため它放出ほうしゅつ的てき輻射ふくしゃ遵循熱ねつ力學りきがく散ち射い，歷史れきし上じょう對たい黑くろ體たい的てき研究けんきゅう成なり為ため了りょう量子りょうし物理ぶつり開始かいし的てき契機けいき。

細ほそ節ぶし

在ざい實驗じっけん室しつ內，研究けんきゅう者しゃ們可以模擬もぎ最さい靠もたれ近きん黑くろ體たい的てき設備せつび是ぜ大型おおがた空そら腔表面めん所しょ開ひらき的てき一いち個こ小洞こぼら。只ただ要よう有ゆう光線こうせん射い向こう這個小洞こぼら，光線こうせん便びん會かい在ざい空そら腔內反射はんしゃ或ある者もの被ひ空そら腔內的てき牆壁しょうへき所しょ吸收きゅうしゅう，而只剩あま下しも微ほろ乎極微きょくび的てき光線こうせん可か以再由ゆかり洞口ほらぐち射出しゃしゅつ，亦また即そく入射にゅうしゃ的てき光線こうせん幾いく乎都被ひ吸收きゅうしゅう了りょう，而沒有ゆう反射はんしゃ。如此，這個小洞こぼら就有如一いち個こ黑くろ體たい一般いっぱん，而且當とう空そら腔開始かいし加熱かねつ以後いご，小洞こぼら發はつ出來でき的てき輻射ふくしゃ所しょ形成けいせい的てき光ひかり譜ふ將しょう會かい以量子りょうし化か计算且和空そら腔材質しつ無關むせき。依據いきょ克かつ希まれ荷に夫おっと熱ねつ輻射ふくしゃ定律ていりつ，光ひかり譜ふ的てき圖形ずけい只ただ和わ空そら腔的溫度おんど有ゆう關せき，而和其他因いん素もと沒ぼつ有ゆう關係かんけい。

解釋かいしゃく

黑くろ體たい模擬もぎ裝置そうち

由ゆかり小しょう孔あな形成けいせい的てき黑くろ體たい

通常つうじょう，可か以用一個開有小孔的腔體模擬黑體。射い入にゅう小しょう孔あな的てき電磁波でんじは經過けいか多た次つぎ反射はんしゃ后きさき也難以射出しゃしゅつ，可か以認爲ため電磁波でんじは被ひ完全かんぜん吸收きゅうしゅう。因よし此這個こ小しょう孔あな就成爲ため一いち個こ黑くろ體たい。但ただし對たい於波長大ちょうだい於小孔あな直徑ちょっけい的てき電磁波でんじは，將はた有ゆう部分ぶぶん被ひ反射はんしゃ，因いん此對於這部分ぶぶん電磁波でんじは而言，小しょう孔あな并不是ぜ黑くろ體たい。

黑くろ體たい的てき實現じつげん

黑くろ體たい的てき實現じつげん是ぜ指ゆび現實げんじつ世界せかい的てき物理ぶつり體現たいげん。

Cavity with a hole

1898年ねん，奧おく托たく·魯默（Otto Lummer）和わ費ひ迪すすむ南みなみ德とく·庫こ爾しか鮑あわび姆（Ferdinand Kurlbaum）發表はっぴょう了りょう他た們的腔輻射ふくしゃ源げん的てき論文ろんぶん。至いたり今いま為ため止やめ，它們的てき設計せっけい在ざい輻射ふくしゃ測量そくりょう方面ほうめん幾いく乎沒有ゆう改變かいへん。 它是鉑金盒壁上じょう的てき一いち個こ孔あな，被ひ隔膜かくまく隔へだた開ひらけ，其內部ぶ被ひ氧化鐵てつ塗ぬり黑くろ。 它是逐步改あらため進しん測量そくりょう結果けっか的てき重要じゅうよう組成そせい部分ぶぶん，從したがえ而導致了普ひろし朗ろう克かつ定律ていりつ的てき發現はつげん。1901年ねん描的版本はんぽん，其內部ぶ被ひ鉻，鎳和氧化鈷的混合こんごう物ぶつ塗ぬり黑くろ。

Near-black materials

人ひと們感興趣きょうしゅ於用於偽裝ぎそう的てき類るい黑くろ體たい材料ざいりょう和わ用よう於雷達たち隱かくれ身み的てき雷かみなり達たち吸收きゅうしゅう材料ざいりょう。它們還かえ可か以用作さく太陽たいよう能のう收集しゅうしゅう器き和わ紅べに外がい熱ねつ探測たんそく器き。作為さくい一いち種しゅ理想りそう的てき輻射ふくしゃ發射はっしゃ器き，具有ぐゆう黑くろ體たい行為こうい的てき熱ねつ物質ぶっしつ會かい產さん生せい高だか效こう的てき紅べに外がい加熱かねつ器き，尤ゆう其是在ざい無法むほう使用しよう對流たいりゅう加熱かねつ的てき空間くうかん或ある真空しんくう中ちゅう。它們還かえ可か以用作さく望遠鏡ぼうえんきょう和かず照あきら相しょう機き的てき減げん反射はんしゃ表面ひょうめん，以減少げんしょう雜ざつ散光さんこう，並なみ收集しゅうしゅう有ゆう關せき高だか對比たいひ度ど區域くいき中ちゅう物體ぶったい的てき信しん息いき（例れい如，觀察かんさつ恆星こうせい周圍しゅうい的てき行くだり星ぼし），由ゆかり於黑體たい的てき物質ぶっしつ會かい吸收きゅうしゅう光來こうらい自じ非ひ目標もくひょう的てき來らい源げん。

人ひと們早就知道どう，漆黑しっこく的てき塗ぬり層そう會かい使し物體ぶったい接近せっきん黑色こくしょく。在ざい製造せいぞう的てき碳納米まい管かん中ちゅう發現はつげん了りょう對たい碳煙 ( lamp-black )的てき改あらため進しん。納米のうまい多孔たこう材料ざいりょう可か以達到いた接近せっきん真空しんくう的てき折おり射しゃ率りつ，在ざい一種いっしゅ情況じょうきょう下か，其平均へいきん反射はんしゃ率りつ為ため0.045％。 2009年ねん，一支日本科學家小組基於垂直排列的單壁碳納米管，創建そうけん了りょう一種接近於理想黑體的納米黑材料。在ざい從したがえ紫外線しがいせん到いた遠どお紅べに外がい區域くいき的てき光ひかり譜ふ範圍はんい內，它吸收きゅうしゅう了りょう98％至いたり99％的てき入射にゅうしゃ光こう。

幾いく乎完美的びてき黑色こくしょく材料ざいりょう的てき其他示しめせ例れい是ぜ通過つうか化學かがく刻こく蝕鎳磷合金きん(nickel–phosphorus alloy)，垂直すいちょく排列はいれつ的てき碳納米まい管かん陣列じんれつ( vertically aligned carbon nanotube arrays ) 和かず花はな朵碳納おさめ米まい結構けっこう ( flower carbon nanostructures ) ； 都と吸收きゅうしゅう99.9％或ある更さら多た的てき光ひかり。（奈米碳管黑くろ體たい）

参まいり见

• 黑くろ体たい辐射
• 普ひろし朗ろう克かつ公式こうしき
• 白しろ体たい (物理ぶつり学がく)
• 基もと尔霍夫おっと热辐射しゃ定律ていりつ
• 斯特藩はん－玻尔兹曼定律ていりつ