§2 黑体辐射疑难

黑体辐射

第一个问题是黑体辐射的规律。

物体加热到高温时，就会发光，随着温度的升高，发光的颜色也不断变化，开始时是红光，然后逐渐变黄、变绿、变蓝、变白。实际上物体表面总是在不断地吸收接收到的电磁辐射，同时又不断地向外发射电磁辐射。物体表面吸收电磁辐射的能力和发射电磁辐射的能力成正比，吸收能力最强的物体发射能力也最强。光是一种电磁波，热辐射也是一种电磁波，但它和光不同，它不能被直接看到。黑色的物体对各种颜色的光都不反射、都吸收，对热辐射也是都不反射、都吸收。电磁辐射包括的范围很广，波长长的是通常的无线电长波、中波、短波、超短波、微波，波长再短的是红外线，即热辐射，然后是可见光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，接着又是不可见的紫外线，波长更短的是 X 射线，然后是伽玛射线（见图 2-1）。如果某物体对所有各种波长的电磁辐射都完全不反射、都完全吸收，就称为“绝对黑体”。绝对黑体是吸收电磁辐射能力最强的物体，也就是发射电磁辐射能力最强的物体。当然，实际存在的物体中没有一个是绝对黑体，有些黑色的物体看起来比较接近黑体，但和严格意义下的绝对黑体仍然有相当的距离。人们发现， 如果有一个有小窗口的黑色内壁闭合空腔，一束电磁辐射从小窗口射进去后，就很难经过在腔内通过多次反射再穿过小窗口射出来。因此，这个闭合空腔的小窗就可以近似地看作是一个绝对黑体的表面.