Wenn ein Schwarzkörpersystem auf geeignete Temperatur erhitzt wird, gibt es Strahlung in allen möglichen Wellenlengen (Energie) ab. Diese Strahlung heißt Schwarzkörperstrahlung.

Das der Schwarzkörperstrahlung am nähesten ist ein isothermischer Hohlraum (Abb. 3) dessen Oberfläche uniforme Temperatur aufweist. Wenn die Strahlung den Hohlraum durch eine kleine Öffnung betritt, kommt es zu multiplen Reflektionen an der inneren Wand. Nach ein paar Reflektionen, wird die Strahlung beinahe zur Gänze durch den Hohlraum absorbiert.

Die Energieverteilung der verschiedenen Wellenlängen des Spektrums der Schwarzkörperstrahlung ist nicht gleichmäßig. Weil Schwarzkörperstrahlung diffus ist, verlässt die spektrale Intensität der Strahlung den Hohlraum unabhängig von der Richtung.

Die Strahlung von einem konstanten Temperaturhohlraum hängt nur von der Temperatur des Hohlraumes ab und nicht von der Eigenschaft der Substanz.

Die Planckverteilung

Die Intensität der Strahlung eines Schwarzkörpers bei Temperatur T wird vom Planck’schen Gesetz der Strahlung definiert:

Gleichung 1

Wo h die Planckkonstante repräsentiert und den Wert h=6.626x10-34Js hat, ist k die Boltzmann-Konstante und hat den Wert k=1.381x10-23 J/K , bzw. ist c0 die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c0=2.998x108 m/s und T ist die absolute Temperatur des Schwarzkörpers (K).

 

Die spektrale emissive Energie eines Schwarzkörpers ist:

 

Gleichung 2

wo die erste und die zweite Strahlungskonstante C1 = 2πhc02 = 3,742x108Wμm4/m2 sind und C2= hc0/k= 1.439x104 μmK. Gleichung 2 ist als Planck’sche Verteilung bekannt.

Dies ist die Formel, welche im allgemeinen in praktischen Anwendungen, Fernerkundung, Hitzetransfer, Radioastronomie verwendet werden kann.

Diese Formeln können nur in Betracht gezogen werden, wenn wir ein transparentes Medium haben.

 

Wien’s Displacement Law

TDie Wellenlänge, bei der die Strahlung am stärksten ist, wird durch Wien’s Verschiebungsgesetz beschrieben und korrespondiert mit λmax was von der Temperatur T abhängt.

IIn der Gleichung von Wien’s Verschiebungsgesetz (Gleichung 3), repräsentiert C3 die dritte Strahlungskonstante: C3 = 2897,8mK

λmax = C3 / T Gleichung 3

 

Also können wir aus dieser Beziehung sehen, dass der Maximalwert der Strahlungsintensität in Relation zur Temperatur hoch 5 steigt.

 

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz

Die Gesamtenergie, die per Einheit emittiert wird, wird durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz definiert:

E_b= σ xT⁴ Gleichung 4

wo σ die Stefan-Boltzmann Konstante repräsentiert: σ=5.67ßx10^-8 W/m²K⁴ .

 

 

 

Weiterführende Link:

Wenn Sie daran interessiert sind, einen weiteren Ansatz zu diesen 3 Gesetzen zu hören und sehen, schauen Sie sich bitte folgende Links an:

http://www.youtube.com/watch?v=jbxty6aDfhU

 
http://www.youtube.com/watch?v=R2Af_VMTxZY