Warum funktioniert Schwarzkörperstrahlung für *alles*?

Alles, was nicht am absoluten Nullpunkt liegt, gibt Infrarotstrahlung ab, wird uns beigebracht.

Nun nehme ich an, dass dies nicht für dunkle Materie gilt und im Allgemeinen nur für Atome, wie wir sie kennen.

Ein Atom allein absorbiert nur bestimmte Frequenzen, wodurch spektrale Absorptionslinien entstehen.

Kondensierte Materie in großen Ansammlungen von Atomen wird Phononen in der Masse der Elektronen in der Probe unterstützen , und diese Fünfen steigen zu kontinuierlichen Spektren an.

Aber was ist mit Wolken aus neutralem Wasserstoff? Wie können sie bei beliebiger Temperatur Schwarzkörperstrahlung abgeben? Ist die allgemeine Lehre falsch oder gibt es andere Mechanismen (in diesem Fall ist die Lehre der nächsten Ebene falsch oder unvollständig)?

Bearbeiten: Diese Frage deckt es wahrscheinlich ab. Das vorgeschlagene Dup tut es nicht .

Interessant, dass die Kommentare und Antworten bisher nicht miteinander oder mit anderen Beiträgen übereinstimmen, daher frage ich mich immer noch nach der Autorität der Antwort. Ich werde innerhalb eines Tages nach sorgfältigem Lesen zusammenfassen.

Wolken aus neutralem Wasserstoff geben keine Schwarzkörperstrahlung ab. Interstellare Staubwolken tun es, weil sie Staubkörner enthalten, aber Wolken aus reinem Wasserstoff nicht. Haben Sie eine Referenz, die darauf hindeutet, dass sie dies tun?
@JohnRennie - Als Nebenfrage: Ist diese Aussage (dh Wolken aus neutralem Wasserstoff, die keine Schwarzkörperstrahlung emittieren) im Allgemeinen wahr oder nur im interstellaren Raum? Ich frage, weil ich mich frage, warum ein neutrales Gas keine Wärmestrahlung abgeben würde, oder ist es nur Wasserstoff?
Ich denke, man muss sich darüber im Klaren sein, was man unter Schwarzkörperstrahlung und Wärmestrahlung versteht . Die meisten Leute denken, dass Schwarzkörperstrahlung eine Strahlung ist, deren Spektrum kontinuierlich ist und (vielleicht ungefähr) dem idealen Schwarzkörperspektrum folgt. Wärmestrahlung würde jede Strahlung bedeuten, deren Energie aus der Temperatur des Objekts stammt. Ein verdünntes Wasserstoffgas hätte ein thermisches Spektrum mit diskreten Linien. Die meisten Menschen würden das nicht als Schwarzkörperstrahlung bezeichnen. Schwarzkörper-Rad. ist thermisch, aber thermisch rad. ist nicht unbedingt ein schwarzer Körper.
Sogar eine Wolke aus neutralem Wasserstoff kann bb-Strahlung aussenden. Es muss lediglich bei allen Wellenlängen optisch dick und im thermischen Gleichgewicht sein. In der Praxis bedeutet das eine Menge Wasserstoff, sogar so viel, dass selbst zur Zeit der Rekombination nicht genug vorhanden war.
Ah, okay, ich verstehe ... Das dachte ich mir, ich habe deinen Kommentar nur etwas zu wörtlich genommen.
Referenz: Nun, dieser Beitrag für einen. Es sagt alles aus .

Antworten (3)

Schwarzkörperstrahlung funktioniert nur bei schwarzen Körpern. Wenn Ihr Objekt in einem bestimmten Spektralbereich nicht gut absorbiert, liefert die Plancksche Formel allein für dieses Objekt in diesem Bereich falsche Ergebnisse.

Was Sie eigentlich auf Wasserstoffwolken und jeden anderen nicht wirklich schwarzen Körper anwenden möchten, ist Kirchhoffs Gesetz der Wärmestrahlung . Wie auf der oben verlinkten Wikipedia-Seite geschrieben, besagt dieses Gesetz dies

Für einen Körper aus beliebigem Material, der im thermodynamischen Gleichgewicht thermische elektromagnetische Strahlung bei jeder Wellenlänge emittiert und absorbiert, ist das Verhältnis seiner Emissionsleistung zu seinem dimensionslosen Absorptionskoeffizienten gleich einer universellen Funktion nur der Strahlungswellenlänge und der Temperatur. Diese universelle Funktion beschreibt die perfekte Emissionskraft eines schwarzen Körpers.

Die genannte universelle Funktion ist die bekannte Plancksche Verteilung B ( λ , T ) . Also, wenn Ihr Objekt von Interesse einen Absorptionskoeffizienten hat a ( λ ) bei Wellenlänge λ , dann die Energie ICH ( λ , T ) emittiert durch das Objekt ist gegeben durch

ICH ( λ , T ) = a ( λ ) B ( λ , T ) .

Das bedeutet, dass Wasserstoffwolken tatsächlich nicht mit beliebiger Frequenz emittieren. Das ist auch der Grund , warum Diamanten im heißen Zustand nicht glühen .

Alles, was nicht am absoluten Nullpunkt liegt, gibt Infrarotstrahlung ab, wird uns beigebracht.

Wenn Sie sich mit "alles" mit "bestehend aus Atomen und Molekülen" qualifizieren, ja; natürlich nicht nur infrarot, sondern Materie bei einer bestimmten Durchschnittstemperatur gibt aufgrund von Kollisionen in Gasen und Schwingungs- und Rotationsübergängen in Flüssigkeiten und Festkörpern und natürlich in Plasmen elektromagnetische Strahlung ab .

Aber was ist mit Wolken aus neutralem Wasserstoff? Wie können sie bei beliebiger Temperatur Schwarzkörperstrahlung abgeben?

Wenn das Gas ziemlich dicht ist, hat es eine durchschnittliche kinetische Energie für seine Moleküle, die bei Kollisionen aufgrund des Übergreifens elektrischer Felder elektromagnetische Strahlung emittieren und je nach Temperatur meist ein infrarotes und niedrigeres Frequenzspektrum haben.

Ob die Strahlung von Materie dem Planckschen Gesetz folgt oder aufgrund des spezifischen Mediums modifiziert werden muss, ist eine Frage der jeweiligen Studie.

Ist die allgemeine Lehre falsch oder gibt es andere Mechanismen (in diesem Fall ist die Lehre der nächsten Ebene falsch oder unvollständig)?

Es ist nicht falsch, außer dass Strahlung nicht nur im Infrarotbereich liegt. Betrachten Sie das Sonneneinstrahlungsspektrum der Sonne, das ziemlich gut mit einer Schwarzkörperformel angenähert wird.

Sonneneinstrahlung

Ihre Wasserstoffwolke kann als sehr verdünntes Gas betrachtet werden, wenn sie über ausreichend lange Zeit- und Entfernungsskalen beobachtet wird. In einem Gas sind die Kollisionen zwischen Atomen/Molekülen der mikroskopische Mechanismus für Wärmestrahlung.

Im Allgemeinen sind für Wärmestrahlung nur geladene Teilchen und Wärmebewegung erforderlich .

Warum funktioniert Schwarzkörperstrahlung für *alles*?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v