Schwarzkörperstrahlung

Schwarzkörperstrahlung bezeichnet die elektromagnetische Strahlung, die von einem idealen Schwarzen Körper abgegeben wird. Ein schwarzer Körper absorbiert perfekt alle eingestrahlte Strahlung, unabhängig von Wellenlänge und Einfallsrichtung, und emittiert Strahlung in thermischem Gleichgewicht proportional zur Temperatur. Die spektrale Strahlungsdichte folgt dem Planckschen Strahlungsgesetz: B(λ, T) = (2hc^2/λ^5) / (exp(hc/(λk_B T)) - 1). Die Gesamtemission pro Flächeneinheit ist das Stefan-Boltzmann-Gesetz: j* = σ T^4. Dabei σ ist die Stefan-Boltzmann-Konstante. Die Wellenlänge der maximalen Emission bei gegebener Temperatur folgt Wien'sches Verschiebungsgesetz: λ_max T = b, mit b ≈ 2,897×10^-3 m K.

Historisch trug die Untersuchung der Schwarzkörperstrahlung wesentlich zur Entwicklung der Quantenphysik bei. Planck führte 1900 das Quantenkonzept ein, um die beobachtete Spektraldichte zu erklären. Praktisch verhalten sich reale Objekte oft annähernd wie Schwarzkörper, wenn ihre Oberflächenbeschaffenheit hoch emittierend ist (Emissivität ε ≈ 1). In der Praxis dienen Schwarzkörper als Referenzobjekte und Kalibrierstandards in der Spektroskopie und Strahlungsmesstechnik. Die theoretische Beschreibung erlaubt auch das Verständnis kosmischer Hintergrundstrahlung, Sterne und wärmebezogener Phänomene, wobei reale Spektren oft von idealen Schwarzenkörpern abweichen aufgrund endlicher Emissivität und spektraler Eigenschaften.