- ベストアンサー
黒体放射と黒体輻射
- みんなの回答 (1)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
> 黒体放射と黒体輻射はまったく同じことと考えて良いでしょうか? 同じです。 > 「高温の物体が放つ光の波長が、従来の理論では説明出来ないのはなぜか?」 今、イントロダクションを読んでいますか? なら、後回しにして構いません。 その部分については、第3章で解説しています。それを読んでもわからなかったら、また質問してください。
関連するQ&A
- 黒体の性質が分かりません
キルヒホッフの法則の証明で,黒体面(単色放射能E(T,λ))に囲まれた閉空間があって,その中に実在面(単色放射率ε(λ),吸収率α(λ))を有する小物体があり,熱平衡状態である状況を考えています. 黒体面からの輻射が入射したとして,その波長λ成分の入射強度はE(T,λ)なので,その成分から受け取る輻射エネルギーは吸収率α(λ)を掛けて,α(λ)E(T,λ)となります.一方,小物体の放射のうち波長λ成分の強度はε(λ)E(T,λ)ですが,熱平衡であるためには各波長成分に対して受け取ったエネルギーと放射するエネルギーは等しくなければならないので,α(λ)E(T,λ)=ε(λ)E(T,λ).よって,α(λ)=ε(λ)(キルヒホッフの法則)という説明がなされています. では逆に,実在面で囲まれた閉空間内に黒体面を有する小物体があったとします.実在面からの輻射の波長λ成分はε(λ)E(T,λ)であり,これが黒体面を有する小物体に入射したとします.黒体面の吸収率は1なので,受け取るエネルギーはそのままε(λ)E(T,λ)です.一方,小物体の輻射の波長λ成分は,これが黒体面なのでE(T,λ)そのものです.上の証明に倣えば,熱平衡のためにはこれらが等しくなければならないので,ε(λ)E(T,λ)=E(T,λ).よって,ε(λ)=1でなければならず,あらゆる実在面の単色放射率が1,つまり実在面=黒体面になってしまいます. これはなぜでしょうか.そして,次の点についてあっているかどうか教えてください. 黒体の単色放射能は温度と波長が決まれば決まり,周囲の状況によらず常にその強度で放射する.
- ベストアンサー
- 物理学
- 黒体輻射
W.グライナー 著の量子力学概論を呼んでいます。 早くも黒体輻射セクションでつまづいているのですが,ちょっと ご教授いただきたいことがあります。 この本には以下のことが書かれています。 ``空洞内のどの場所においても放射輝度 J(ω, T)は光の進行方向 に依らない。また,輻射場は等方的であり空洞の形や壁の材質に 依らない。というのも,もしそうでないとしたら熱力学第二法則に 反するからである。つまり 放射輝度 J(ω, T)が他のどの方向より 大きくなるような方向があるならば,その方向と垂直に,壁と同じ 温度の小円盤を入れると小円盤の温度が上がることになってしまうが これは熱力学第二法則に矛盾している'' 私が困っているのは,小円盤の温度が上がることになってしまうのが, どうして熱力学第二法則と関係あるのかというとことです。これは 温度の低いところから高いところへ熱が移動しているという点で 熱力学第二法則に矛盾しているという説明でよいのでしょうか。 しかし,もともとは等温であったのですっきりと納得できません。 ご教授ください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 黒体放射と第二種永久機関
以前から気になっていたことを質問します。 黒体からの輻射の電磁波を分光し、波長ごとに太陽電池などに当てることで、何らかの方法で熱エネルギーを電気エネルギーとして取り出し、 「熱を100%仕事に変える」 という系を作れそうな気がするのですが・・・・ ・太陽電池からの逆向きの輻射が無視できない ・太陽電池の効率の理論値が100%ではない などの理由だと思うのですが・・・・
- ベストアンサー
- 物理学
- 宇宙空間に閉じ込めた水素ガスからの輻射
ふと思ったのですが宇宙空間に完全に透明な物質で閉じ込めた 常温(300度K)の水素ガスが放射する波長は単原子分子であるため理想的な黒体輻射と全く異なると私は思うのですが、輻射分布は 1)かなりシャープなスペクトルで輻射する。 2)殆ど黒体輻射と同じ分布で輻射する。 3)何本もの鋭いピークで輻射する。 4)何本もの幅の広がったスペクトル分布で輻射する どれに一番近いのでしょうか。また簡単でもいいので理由を 教えて頂けないでしょうか。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 黒体放射と輝線スペクトル
原子が出す光については核の周りの電子が内側の(低エネルギーの)軌道に移動するとき、その エネルギー差に相当する波長の光が出るという説明で、それなりに納得できます。 では、黒体放射の連続スペクトルは、原子や分子のどこからどのように出てくるのでしょうか?ヘリウムや水素分子(H2)などの小さな原子や分子も温度に応じていろいろな波長の電磁波を出していると思うのですが、その電磁波は電子から出てくるのでしょうか、核から出てくるのでしょうか?どうして「連続」スペクトルになるのでしょうか?
- 締切済み
- 物理学
- 熱放射(輻射)の基本的なことを教えてください
熱放射で出される電磁波は、人体や地球放射などは赤外線領域で、赤外線を熱線と呼んだりするかと思いますが、太陽では熱放射として可視光や紫外線が出ていると思います。この場合でも、熱放射の出るミクロな場面では、分極した分子の運動ととらえてよいのでしょうか。 吸収の場面では、紫外線は電子遷移や光解離として吸収されますが、放射の場面でも同じ仕組みで、電子遷移なのでしょうか。光解離で放射というのは、考えにくいように思いますが、、、 黒体放射のスペクトルが、温度によっては、UVから可視光、赤外線となめらかなカーブになりますが、これは、同じ放射の仕組みによるのでしょうか。あるいは、波長域でよって、核融合だったり、電子遷移だったり、双極子モーメントの運動だったり、もとの反応は様々でもエネルギーとしてはなめらかに曲線になるのでしょうか。 少し違う話ですが、あらゆる物体は温度に応じた電磁波を出す、とよくいわれますが、大気中の窒素や酸素など双極子モーメントをもたない気体分子も、温度におうじた電磁波を出しているのでしょうか。 CO2やH2Oなど気体分子が吸収のピーク波長をするどく持つのに対し、多くの固体は黒体に近似できる場合が多いようですが、固体では、さまざまな分極した分子の運動が生じうるからということなのでしょうか? また、最初の質問と少し、だぶりますが、固体の温度が上がり、赤外線から可視光にかわるときには、固体のなかでの電磁波を発する仕組みも違うものになるのでしょうか? あるいは、いつでも、原子や分子の熱運動といっていいのでしょうか。 とりとめのない質問になってしまいましたが、可能な部分だけでも、教えていただけましたら助かります。
- 締切済み
- 物理学
- エネルギーと質量が等価?
相対性理論が理解できません。 1.エネルギーと質量は等価だそうですが、たとえば、ボールを投げればそのボールは重くなるのでしょうか? 2.輻射圧という光が持つ圧力がありますが、単純にエネルギーをもつからと言って力を持つと考えていいんでしょうか? 例えば同じエネルギーを持つからと言って火と運動エネルギーを持ったボールとは同じだけの物体を押す力は持ちませんよね? 3.それと輻射圧で、物体に力を及ぼした光は、その分エネルギーを失って、波長が大きくなってしまったりするんでしょうか? 一つのタイトルに三つも質問をいれてしまってすいません。 どれか一つでもお答えいただけるとありがたいです。
- ベストアンサー
- 物理学
- 単一伝送モードの光で相互作用する熱平衡状態にある黒体の温度について
黒体の輻射エネルギーは温度の4乗に比例し、そのスペクトル分布はボーズアインシュタイン統計で表されるという結果位しか知らない熱統計力学については全くの素人です。電磁波波工学については多少わかるつもりです。無損失の同軸ケーブルの左端を黒体に十分挿入した実験システムを考えます。内径は黒体放射スペクトルの主なエネルギーを担う波長よりも十分細いと仮定します。つまり同軸ケーブルの伝送モードは遮断周波数のないTEMモードしか通さないシステムであり、このケーブルが右方向へ有限距離伸びています。次に波長に対して十分なめらかに右方向にケーブルの太さを細くすると反射波を抑えながらエネルギー密度を上昇させることができます。このエネルギー密度の上昇した光を右端の同軸に埋め込まれた黒体に完全吸収させるとします。もちろんスペクトル分布は左端を出発したままです。私の質問はここからですが右端の黒体が伝送路への開口面を除いて完全な断熱材で覆われていた場合、熱平衡状態では右端の黒体の温度はエネルギー密度が高い光を単位時間当たり吸収するため熱源である左端の黒体温度より高くなるのでは?と思います。熱力学第二法則はこのことを否定していますがどの部分で勘違いしているのか教えて頂きたいと思っています。ご回答よろしくお願い申し上げます。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ご回答ありがとうございます! 実は … それを何処に書いてあったか分からなくなって、他の本を探していたのですが、この本に書かれていたのですね。助かります。ありがとうございました!