Absoluutselt must keha ja selle kiirgus

Absoluutselt musta keha kutsutakse nii, sest see imab kogu kiirgust, mis on sellel (või pigem see) nii nähtavasse spektrisse kui ka väljaspool seda. Kuid kui keha ei kuumene, siis energiaenergia reradies tagasi. Eriti huvipakkuv on see täiesti mustas kehas esinev kiirgus. Esimesed katsed uurida selle omadusi tehti enne mudeli enda välimust.

19. sajandi alguses korraldas John Leslie eksperimente erinevate ainetega. Nagu selgus, musta tahma mitte ainult neelab kogu nähtava valguse, mis sellele langeb. Infrapunakiirgusest eralduv kiirgus on palju tugevam kui teised, kergemad ained. See oli termiline kiirgus, mis erineb kõigist teistest mitmetest omadustest pärinevatest liikidest. Täiesti musta keha kiirgus on tasakaalus, homogeenne, tekib ilma energiaülekandeta ja sõltub ainult kehatemperatuurist. Objekti piisavalt kõrge temperatuuri korral muutub soojuskiirgus nähtavaks ja seejärel saab iga keha, kaasa arvatud täiesti must, värv.

Selline ainulaadne objekt, mis kiirgab ainult teatavat liiki energiat, ei aitaks tähelepanu pöörata. Kuna me räägime soojuskiirgusest, on termodünaamika raames esitatud esimesed valemid ja teooriad selle kohta, kuidas spektrit peaks välja nägema. Klassikaline termodünaamika suutis määrata, millise lainepikkusega peaks kiirguse maksimum olema antud temperatuuril, millises suunas ja kui palju see nihutatakse kuumutamise ja jahutamisega. Kuid ei olnud võimalik ennustada, mis on energia absurdne jaotumine absoluutselt musta keha spektris kõigil lainepikkustel ja eriti ultraviolettkiirgusel.

Vastavalt klassikalise termodünaamika ideedele võib energiat kiirata ükskõik millise osaga, kaasa arvatud meelevaldselt väikesed. Kuid täiesti mustal kehal, mis kiirgub lühikeste lainepikkuste korral, peab mõnede selle osakeste energia olema väga suur ja ülikõrgsete lainete piirkonnas läheb see lõpmatusele. Tegelikult on see võimatu, lõpmatus ilmnes võrranditesse ja seda nimetati ultraviolettkatastroofiks. Ainult Plancki teooria, et energiat saab kiirgada eraldiseisvate osakestega, on aitanud probleemi lahendada. Termodünaamika tänased võrrandid on kvantfüüsika võrrandite erijuhtumid .

Algselt oli täiesti musta keha kujutatud kitsa aukudena. Väljastpoolt levitab see õõnsus ja see imbb seinad. Kiirguse spekteril, millel peab olema absoluutselt musta keha, on päikesepaistet pimedas ruumis aknad kiirguse spekter koopasse sissepääsu, auku augudest, aknadest jms. Kuid ennekõike langeb kokku universumi ja tähtede, sealhulgas Päikese relikiirkiirguse spekter.

Kindlalt võib kindlalt öelda, et rohkem osakesi antud objektil, millel on erinevad energiaallikad, seda tugevam on selle kiirgus, mis sarnaneb musta keha kiirgusega. Absoluutselt musta keha spektris leiduva energiaressursi kõver peegeldab nende osakeste süsteemis statistilisi korrektsioone, kusjuures ainus korrektsioon näitab, et interaktsioonide käigus ülekantud energia on diskreetne.