Βασική διαφορά – Black Body vs Grey Body
Οι όροι μαύρο σώμα, λευκό σώμα και γκρι σώμα συζητούνται σχετικά με την απορρόφηση, την εκπομπή ή την ανάκλαση της ακτινοβολίας από διαφορετικές ουσίες. Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο φυσικό σώμα (αντικείμενο) που μπορεί να απορροφήσει όλη την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ένα γκρίζο σώμα είναι ένα σώμα (αντικείμενο) που εκπέμπει ακτινοβολία σε κάθε μήκος κύματος σε σταθερή αναλογία μικρότερη από τη μονάδα προς αυτή που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα στις ίδιες θερμοκρασίες. Η βασική διαφορά μεταξύ ενός μαύρου σώματος και ενός γκρίζου σώματος είναι ότι το μαύρο σώμα είναι ένα ιδανικό φυσικό σώμα ενώ το γκρίζο σώμα είναι ένα μη ιδανικό φυσικό σώμα.
Τι είναι το Black Body;
Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο φυσικό σώμα (αντικείμενο) που μπορεί να απορροφήσει όλη την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αυτή η απορρόφηση συμβαίνει όσον αφορά τη συχνότητα και τη γωνία πρόσπτωσης της ακτινοβολίας. Αυτό σημαίνει ότι η απορρόφηση της ακτινοβολίας από ένα μαύρο σώμα είναι ανεξάρτητη από την κατεύθυνση από την οποία προέρχεται η ακτινοβολία και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας. Ένα μαύρο σώμα είναι ένα μη ανακλαστικό σώμα. Αντίθετα, ένα λευκό σώμα είναι ένα φυσικό σώμα (ένα αντικείμενο) που έχει μια τραχιά επιφάνεια που αντανακλά όλη την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Η αντανάκλαση είναι πλήρης και ομοιόμορφη ανάκλαση προς όλες τις κατευθύνσεις.
Ένα μαύρο σώμα που βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία μπορεί να εκπέμπει την απορροφούμενη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Ως εκ τούτου, είναι ένας τέλειος απορροφητής και τέλειος εκπομπός. Αυτή η εκπεμπόμενη ακτινοβολία είναι γνωστή ως ακτινοβολία μαύρου σώματος. Η ακτινοβολία μαύρου σώματος εμφανίζεται δίνοντας ένα συγκεκριμένο φάσμα και συγκεκριμένες εντάσεις σε μια δεδομένη θερμοκρασία.
Η ακτινοβολία που εκπέμπεται από το μαύρο σώμα υπακούει στο νόμο του Planck. Ο νόμος του Planck δηλώνει ότι το φάσμα του μαύρου σώματος καθορίζεται μόνο από τη θερμοκρασία του μαύρου σώματος, όχι από το σχήμα ή τη σύνθεση του μαύρου σώματος. Ένα μαύρο σώμα που βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία (σε θερμική ισορροπία) έχει τις ακόλουθες χαρακτηριστικές ιδιότητες.
- Το μαύρο σώμα είναι ιδανικός εκπομπός – εκπέμπει την ακτινοβολία σε κάθε πιθανή συχνότητα που μπορεί να εκπέμψει ένα σώμα στην ίδια θερμοκρασία
- Το μαύρο σώμα είναι ένας διάχυτος πομπός – εκπέμπει την ίδια συχνότητα σε κάθε κατεύθυνση (ισότροπη ακτινοβολία).
Εικόνα 01: Καμπύλες μαύρου σώματος του Planck για διάφορες θερμοκρασίες
Η υλοποίηση ενός μαύρου σώματος είναι η πραγματική ενσάρκωση της έννοιας των μαύρων σωμάτων. Με άλλα λόγια, η πραγματοποίηση ενός μαύρου σώματος δίνει τα παραδείγματα για τα μαύρα σώματα εμφανίζονται στον πραγματικό κόσμο (αφού ένα μαύρο σώμα είναι μια ιδανική έννοια). Μερικά παραδείγματα δίνονται παρακάτω:
- Αστέρια
- Πλανήτες
- Μαύρες τρύπες
Τι είναι το γκρι σώμα;
Ένα γκρίζο σώμα είναι ένα σώμα (αντικείμενο) που εκπέμπει ακτινοβολία σε κάθε μήκος κύματος σε σταθερή αναλογία μικρότερη από τη μονάδα προς εκείνη που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα στις ίδιες θερμοκρασίες. Ένα γκρίζο σώμα είναι ένα φυσικό σώμα του οποίου η απορροφητικότητα μιας επιφάνειας δεν ποικίλλει ανάλογα με τη διακύμανση της θερμοκρασίας και του μήκους κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.
Σε αντίθεση με το μαύρο σώμα, ένα γκρι σώμα είναι ένας μη ιδανικός εκπομπός ή ένα ατελές ψυγείο. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα γκρίζο σώμα μπορεί να απορροφήσει μέρος της ενέργειας που λαμβάνει και επίσης μπορεί να αντανακλά μέρος της ενέργειας. Ένα γκρίζο σώμα εκπέμπει μόνο ένα μέρος της ακτινοβολίας που απορροφά. Ένα γκρι σώμα θεωρείται ως αδιαφανές αντικείμενο.
Ποια είναι η ομοιότητα μεταξύ μαύρου σώματος και γκρίζου σώματος;
Τόσο το Black Body όσο και το Grey Body είναι αντικείμενα που μπορούν να απορροφήσουν και να εκπέμπουν ακτινοβολία
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μαύρου σώματος και γκρι σώματος;
Black Body vs Grey Body |
|
| Ένα μαύρο σώμα είναι ένα εξιδανικευμένο φυσικό σώμα (αντικείμενο) που μπορεί να απορροφήσει όλη την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία | Ένα γκρίζο σώμα είναι ένα σώμα (αντικείμενο) που εκπέμπει ακτινοβολία σε κάθε μήκος κύματος σε σταθερή αναλογία μικρότερη από τη μονάδα προς αυτή που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα στις ίδιες θερμοκρασίες. |
| Αρχή | |
| Το μαύρο σώμα είναι ένα ιδανικό φυσικό σώμα. | Το γκρι σώμα είναι ένα μη ιδανικό φυσικό σώμα. |
| Απορρόφηση | |
| Το μαύρο σώμα μπορεί να απορροφήσει όλη την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. | Το γκρίζο σώμα μπορεί να προκαλέσει μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. |
| Εκπομπή | |
| Το μαύρο σώμα μπορεί να εκπέμπει την ακτινοβολία σε κάθε πιθανή συχνότητα που μπορεί να εκπέμψει ένα σώμα στην ίδια θερμοκρασία και εκπέμπει την ίδια συχνότητα προς κάθε κατεύθυνση. | Το γκρίζο σώμα μπορεί να εκπέμψει μέρος της απορροφούμενης ακτινοβολίας. |
Σύνοψη – Black Body vs Grey Body
Ένα μαύρο σώμα είναι ένα ιδανικό φυσικό σώμα που μπορεί να απορροφήσει όλη την προσπίπτουσα ακτινοβολία και να εκπέμψει ακτινοβολία προς κάθε δυνατή κατεύθυνση ισοτροπικά. Ένα γκρι σώμα είναι ένα μη ιδανικό αντικείμενο που μπορεί να απορροφήσει μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας και να εκπέμψει μόνο ένα μέρος της ακτινοβολίας. Η διαφορά μεταξύ ενός μαύρου σώματος και ενός γκρίζου σώματος είναι ότι το μαύρο σώμα είναι ένα ιδανικό φυσικό σώμα ενώ το γκρίζο σώμα είναι ένα μη ιδανικό φυσικό σώμα.
