熱放射が起きる仕組みは？

質問

光が生まれる原因は、荷電粒子の運動の変化
だと聞いた。
　黒体放射に代表されるが、
どんな物体でも熱に応じて電磁波を出している。
それは、物体の中の電子が熱運動し、その動き
が変化（減速などのエネルギー低下）に応じて
その分のエネルギーが電磁波として放出される
と考えていいでしょうか？
　それは白熱電球も同じ原理と考えていいです
か？

回答No.8

101325 · ベストアンサー

光が生まれる原因《のひとつ》は、荷電粒子の運動の変化
だ。
　黒体放射に代表されるが、
どんな物体でも《温度》に応じて電磁波を出している。
それは、物体の中の《荷電粒子》が熱運動し、その動き
《の》変化（減速などのエネルギー低下）に応じて
その分のエネルギーが電磁波として放出される
と考えていい。
　それは白熱電球も同じ原理と考えていい。

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勘違いか思い違いか打ち間違いだと思うのですけど、
回答#1～#5は、大きな誤りを含んでいます。

#1> 白熱電球から発する光は、黒体放射では無く、発熱体の放射現象です。

白熱電球から発する光のスペクトルから考えると、
白熱電球からの放射は良い近似で黒体放射とみなせます。

#2> このエネルギー状態が落ち込むときに光、電磁波を放出します。

それは蛍光灯やLEDの原理です。白熱電球の原理は違います。

#3> 電子すらないまったくの真空からでも放射は起きます。

リンク先のどこにもそんなことは書いていない。リンクのミス？

#4> 黒体輻射（放射）は「物質」とは全く関係ありません、

質問文に「物体」という語はあるけど「物質」という語はない。
黒体の「体」は物体の「体」なので、物体と関係ないわけがないです。

#5> 湯たんぽの湯の自己放熱ですから、黒体放射に相当します。

湯たんぽが温かいのは、熱放射でなく熱伝導のためです。

回答された方々からの訂正があるといいですね。

お礼

混乱してきました。ありがとうございました。

回答No.7

ORUKA1951

No.3です。ちゃんと回答を読むこと!!
電子にこだわってらっしゃいますが、電子は関係ないです。
荷電粒子の運動の変化でもない。運動とエネルギーは違う。
そこにエネルギーが存在し、そのエネルギーが変化すればエネルギー保存則により何らかの形でエネルギーは入るなり出て行かなければならない。その形が電磁波、すなわち光と言うこと。
　皆さんが時間をとって回答しているのですから、それをきちんと読むこと。

回答No.5

kamobedanjoh

どんな事象に例えれば理解して頂けるかと、思案しました。
例えば暖房手段としての湯たんぽ。お湯自体が熱エネルギーを保存している間は、身体を温めてくれます。
湯たんぽの湯の自己放熱ですから、黒体放射に相当します。
電気ストーブではどうでしょう？
器具が存在するだけでは、暖房効果は皆無です。電力が供給されてこそ、発熱し、エネルギーを供給する能力を得る訳です。
白熱電球も同じです。電球が存在するだけでは照明の働きは果たせず、そこに電球があると云うことが視認できるだけです。この状態は電球が持つ黒体エネルギー放射です。
電球に電力を供給すれば、明るく光り輝きます。これは外部からのエネルギー補給の効果です。
太陽では大量の水素が核融合反応を起こし、自ら高温高熱のエネルギーを放出しますが、月は自ら発熱していませんから、太陽の光を反射する働きに加えて、太陽から授かったエネルギーを緩やかに放出することで、深夜の提灯の働きをしてくれます。これが黒体放射そのものです。内蔵エネルギーの放出形式と云えましょうか。

補足

黒体放射はもともとその物体のもってる温度に従った電子の熱運動による放射。
電球のフィラメントは電気エネルギーが抵抗で熱に変わりもともとの温度が上
昇して電子の運動も上がり強い放射に。つまり、エネルギー供給で温度があが
っただけで黒体放射と原理は同じ？

回答No.4

doc_somday

他のお答えにもありますが、黒体輻射（放射）は「物質」とは
全く関係ありません、「温度」のみに依存する『光子」が出て来ます。

美しい図がたくさんありますから、サーフィンしてみて下さい。

なお荷電粒子の相互作用でも光子は産まれますが、光子はエネルギー
そのものなので、どこから産まれても差は無いのです。

回答No.3

ORUKA1951

いいえ、電子すらないまったくの真空からでも放射は起きます。
　⇒黒体 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%92%E4%BD%93#.E9.BB.92.E4.BD.93.E6.94.BE.E5.B0.84.E3.81.A8.E9.87.8F.E5.AD.90.E5.8A.9B.E5.AD.A6 )
　エネルギー＝電磁波

　電子ではなく、空間・この宇宙そのものの持つ性質です。電子は電荷を持っているために電磁波を放出したり受け取ったりできますが決して主役ではない。

回答No.2

tetsumyi

荷電粒子の運動の変化と説明をしている場合がありますが、これは間違いです。
電子が原子核の周りを回ってるなんて考え方は古典的な説明であり、実際に電子が回転しているなんてことはありえません。
電子は原子核の周囲に雲のような状態となって存在していると言うべきです。
ですから、電子のエネルギーは飛び飛びの値しか取ることができあせん。
それで、このエネルギー状態が落ち込むときに光、電磁波を放出します。
当然、白熱電球も同じ原理です。

補足

6行目までは存じております。
知りたいのは、白熱電球では、
電子はどのようにエネルギー状態が上がり、
どのようにそこから落ちて、
その差分のエネルギーを光にするのですか？

回答No.1

kamobedanjoh

全ての物質は，絶体０゜(０K)であらゆる熱活動を停止し、何らの物理現象も起こさないと考えられています。
これをケルビンの法則と云い、0K=-273.15℃とされます。
0Kを超える温度を保有する物体は、全て黒体放射能力を備えています。
天文学では、約130億光年彼方の天体を観測できるようになりました。それは、3K温度の黒体放射です。
天文レベルで考えれば、何らかのエネルギーが物質に作用を及ぼしている事であり、量子レベルで捕らえれば、アインシュタインの相対性原理に従って、エネルギーと物質がが相互に入れ替わっている現象の副効果とも云えます。電磁波そのものを物質と捉えるか、物質の働きと捉えるかで解釈が分かれます。
近代量子論では、光も光子という云う物質の放射であり、一昔前までは光は単なる波動の進行と考えられていました。薄学の小生には何れとも分かりかねますが、黒体放射がエネルギーの働きであることは理解できます。
白熱電球から発する光は、黒体放射では無く、発熱体の放射現象です。
無論、電子と陽子の相互作用(電気磁気現象)の結果ですが。その他に、超高エネルギー下での陽子・中性子の素粒子への分解が起きると、光さえ伝わらなくなります。
何現象と云ったかな？　歳の所為でド忘れしています。

補足

黒体放射と発熱体の電磁波の放射の仕組みはどう違うのですか？