Klíčový rozdíl – černé tělo vs. šedé tělo
Pojmy černé těleso, bílé těleso a šedé těleso jsou diskutovány s ohledem na absorpci, emisi nebo odraz záření různými látkami. Černé tělo je idealizované fyzické tělo (objekt), které dokáže pohltit veškeré dopadající elektromagnetické záření. Šedé těleso je těleso (objekt), které vyzařuje záření na každé vlnové délce v konstantním poměru menším než jedna k tomu, které vyzařuje černé těleso při stejných teplotách. Klíčový rozdíl mezi černým tělem a šedým tělem je ten, že černé tělo je ideální fyzické tělo, zatímco šedé tělo je neideální fyzické tělo.
Co je černé tělo?
Černé tělo je idealizované fyzické tělo (objekt), které dokáže pohltit veškeré dopadající elektromagnetické záření. K této absorpci dochází s ohledem na frekvenci a úhel dopadu záření. To znamená, že absorpce záření černým tělesem je nezávislá na směru, ze kterého záření přichází, a na vlnové délce záření. Černé těleso je nereflexní těleso. Naproti tomu bílé tělo je fyzické tělo (předmět), které má drsný povrch, který odráží veškeré dopadající elektromagnetické záření. Odraz je úplný a jednotný odraz do všech směrů.
Černé těleso, které má konstantní teplotu, může vyzařovat absorbované elektromagnetické záření. Jedná se tedy o dokonalý absorbér a dokonalý zářič. Toto emitované záření je známé jako záření černého tělesa. Vzniká záření černého tělesa, které poskytuje specifické spektrum a specifické intenzity při dané teplotě.
Záření vyzařované černým tělesem se řídí Planckovým zákonem. Planckův zákon říká, že spektrum černého tělesa je určeno pouze teplotou černého tělesa, nikoli tvarem nebo složením černého tělesa. Černé těleso, které má konstantní teplotu (v tepelné rovnováze), má následující charakteristické vlastnosti.
- Černé těleso je ideální zářič – vyzařuje záření na všech možných frekvencích, které může vyzařovat těleso o stejné teplotě
- Černé těleso je difuzní zářič – vyzařuje stejnou frekvenci v každém směru (izotropní záření).
Obrázek 01: Planckovy křivky černého těla pro různé teploty
Realizace černého těla je skutečným ztělesněním konceptu černých těl. Jinými slovy, realizace černého tělesa dává příklady pro výskyt černého tělesa v reálném světě (protože černé těleso je ideální koncept). Některé příklady jsou uvedeny níže:
- Hvězdy
- Planety
- Černé díry
Co je šedé tělo?
Šedé těleso je těleso (objekt), které vyzařuje záření na každé vlnové délce v konstantním poměru menším než jedna k tomu, které vyzařuje černé těleso při stejných teplotách. Šedé tělo je fyzické tělo, jehož pohltivost povrchu se nemění v závislosti na teplotě a vlnové délce dopadajícího záření.
Na rozdíl od černého těla je šedé tělo neideálním zářičem nebo nedokonalým zářičem. Je to proto, že šedé tělo může absorbovat část energie, kterou přijímá, a také může část energie odrážet. Šedé těleso vyzařuje pouze část záření, které absorbuje. Šedé tělo je považováno za neprůhledný objekt.
Jaká je podobnost mezi černým tělem a šedým tělem?
Černé i šedé tělo jsou předměty, které mohou absorbovat a vyzařovat záření
Jaký je rozdíl mezi černým tělem a šedým tělem?
Černé tělo vs. šedé tělo |
|
| Černé tělo je idealizované fyzické tělo (objekt), které dokáže pohltit veškeré dopadající elektromagnetické záření | Šedé těleso je těleso (objekt), které vyzařuje záření na každé vlnové délce v konstantním poměru menším než jedna k tomu, který vyzařuje černé těleso při stejných teplotách. |
| Princip | |
| Černé tělo je ideální fyzické tělo. | Šedé tělo je neideální fyzické tělo. |
| Absorpce | |
| Černé těleso dokáže pohltit veškeré dopadající elektromagnetické záření. | Šedé tělo může část dopadajícího záření. |
| Emise | |
| Černé těleso může vyzařovat záření ve všech možných frekvencích, které může vyzařovat těleso při stejné teplotě, a vysílá stejnou frekvenci ve všech směrech. | Šedé tělo může vyzařovat část absorbovaného záření. |
Shrnutí – černé tělo vs šedé tělo
Černé tělo je ideální fyzické tělo, které dokáže absorbovat veškeré dopadající záření a izotropně emitovat záření do všech možných směrů. Šedé těleso je neideální objekt, který může absorbovat část dopadajícího záření a emitovat pouze část záření. Rozdíl mezi černým tělem a šedým tělem je ten, že černé tělo je ideální fyzické tělo, zatímco šedé tělo je neideální fyzické tělo.
