Svartkroppen

Svartkroppen, eller en svartkropp, är ett idealiserat objekt som absorberar all elektromagnetisk strålning som träffar det, oavsett våglängd eller riktning. Eftersom det absorberar all strålning syns det som helt svart vid alla synliga våglängder, så länge dess temperatur är över noll Kelvin. Enligt Kirchhoffs strålningslag är emissiviteten lika med absorptiviteten vid varje våglängd när objektet befinner sig i termisk jämvikt.

Det strålningsmönster som ett svartkropp avger kallas svartkroppsstrålning och beskrivs av Plancks lag. Det innebär att strålningen beror endast av temperaturen. Wien’s förskjutningslag anger att toppens våglängd minskar när temperaturen ökar, och Stefan-Boltzmann-lagen säger att den totala utsända effekten per yta är proportional med fjärde potens av temperaturen.

I praktiken är inga kroppar perfekta svartkroppar, men vissa konstruktioner och material uppvisar mycket hög absorptionsförmåga. Ett hål i en väl uppvärmd svartkammare fungerar som en god approximation eftersom strålningen som lämnar hålet är oberoende av inre reflektioner. Material som kolpulver, grafit eller mörk färg används för att uppnå hög absorptionsförmåga över många våglängder.

Historiskt utvecklades konceptet under 1800-talet av Kirchhoff och Planck, och Plancks kvantmodell för svartkroppsstrålning lade grunden till modern kvantfysik. Svartkroppsstrålning används för kalibrering av mätinstrument, förståelse av stjärnors temperaturer och tolkning av kosmisk bakgrundsstrålning, som nästan följer ett perfekt svartkroppsspektrum.