ما هو دور الجسم الأسود في مقياس الحرارة؟

ما هو دور الجسم الأسود في مقياس الحرارة؟

(1) في جميع الأحوال، جسم يمتص الإشعاع الخارجي بالكامل مهما كان طوله الموجي دون أي انعكاس.

(2) كائنات ذات نسبة امتصاص 1.

(3) جسم يمتص كل الإشعاع الساقط عليه من أي طول موجي وعند أي درجة حرارة. أي جسم لديه القدرة على إشعاع وامتصاص وإصدار الموجات الكهرومغناطيسية بشكل مستمر. وتختلف الموجات الكهرومغناطيسية المشعة في كل نطاق، أي أن لها توزيع طيفي معين. ويرتبط هذا التوزيع الطيفي بخصائص الجسم نفسه ودرجة حرارته، لذلك يسمى بالإشعاع الحراري. من أجل دراسة قانون الإشعاع الحراري الذي لا يعتمد على الخصائص الفيزيائية المحددة للمادة، حدد الفيزيائيون جسمًا مثاليًا —— الجسم الأسود (الجسم الأسود)، والذي يستخدم كجسم قياسي لأبحاث الإشعاع الحراري. ويعني ما يسمى بالجسم الأسود أن جميع الموجات الكهرومغناطيسية الساقطة يتم امتصاصها، ولا تنعكس ولا تنتقل (بالطبع لا يزال الجسم الأسود يشع إلى الخارج).

قانون كيرشوف للإشعاع (Kirchhoff)، نسبة الطاقة التي يشعها جسم في حالة توازن حراري إلى معدل الامتصاص ليس لها علاقة بالخصائص الفيزيائية للجسم نفسه، ولكن فقط بالطول الموجي ودرجة الحرارة. وفقا لقانون كيرشوف للإشعاع، عند درجة حرارة معينة، يجب أن يكون الجسم الأسود هو الكائن ذو القدرة الإشعاعية الأكبر، والذي يمكن أن يسمى المبرد الكامل. في التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، لا تتقاطع الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من مواد مختلفة أبدًا. هذا الجسم الأسود هو مجرد كائن مرجعي، وهو ما يعادل نقطة الصفر. لكن مثل هذا الجسم الأسود المثالي غير موجود في العالم الحقيقي، فما الذي يستخدم لوصف هذا الاختلاف؟ بالنسبة لأي طول موجي، ضمن فترة طول موجية صغيرة من الانبعاثية المحددة، تكون الطاقة الإشعاعية لجسم حقيقي هي نفس طاقة الجسم الأسود عند نفس درجة الحرارة نسبة الطاقة الإشعاعية. ومن الواضح أن الابتعاثية هي رقم موجب يقع بين 0 و1، وبشكل عام تعتمد الابتعاثية على خواص المواد والعوامل البيئية وظروف المراقبة. إذا كانت الانبعاثية مستقلة عن الطول الموجي، فيمكن تسمية الجسم بالجسم الرمادي (الجسم الرمادي)، وإلا فإنه يسمى المشعاع الانتقائي.

كاميرات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء ستتأثر بالعوامل الخارجية أثناء الاستخدام طويل الأمد مما يؤدي إلى حدوث أخطاء، لذلك تحتاج إلى معايرتها بجسم أسود