Warum ist ein schwarzer Körper sichtbar?

Hier gibt es einige Missverständnisse:

Blackbody absorbiert alle Energie.

So weit, ist es gut.

Es reflektiert oder überträgt keine Energie.

Nein. Jedes Objekt, das dies tat, wurde heißer und heißer, da es immer mehr Energie absorbierte und sie einfach speicherte. Ein schwarzer Körper strahlt wie jedes Objekt Energie als Photonen ab – Licht mit vielen verschiedenen Wellenlängen.

In Bezug auf Lichtenergie absorbiert es auch alles Licht und reflektiert keinen Lichtstrahl.

Siehe den vorherigen Absatz.

warum können wir es dann sehen? ..... zum Beispiel verbranntes Pt, das zu 98-99% aus schwarzem Körper besteht

Weil ein schwarzer Körper nicht völlig isoliert existiert und er versucht, ein thermisches Gleichgewicht mit der Welt um ihn herum zu erreichen. Dazu muss es entweder Energie abstrahlen (wenn es heißer ist als die Welt um es herum) oder Energie aufnehmen (wenn es kühler ist).

Selbst wenn es absorbiert, strahlt es immer noch etwas Energie ab, und es strahlt einfach weniger ab, als es absorbiert.

Aber wenn Sie davon sprechen, im menschlichen Sinne „sichtbar“ zu sein, ist das eine andere Sache. Wenn Sie einen Raum betreten, in dem jedes Objekt und jede Oberfläche Licht emittiert, die Sie sehen können, und dann etwas hineinstecke, das tatsächlich kein Licht mit einer sichtbaren Wellenlänge emittiert, würden Sie das immer noch visuell erkennen - es würde wie ein "Loch" darin erscheinen die Szene - eine Silhouette.

Damit etwas für einen Menschen unsichtbar, dh visuell nicht erkennbar ist, müsste es vollkommen transparent sein (zumindest bei sichtbaren Wellenlängen) – alles Licht müsste es ohne Verzerrung passieren. Alternativ müsste alles Licht um ihn herum gehen.

Man muss die Definition eines schwarzen Körpers und seiner Strahlung kennen :

"Schwarzkörperstrahlung" oder "Hohlraumstrahlung" bezieht sich auf ein Objekt oder System, das die gesamte darauf einfallende Strahlung absorbiert und Energie zurückstrahlt, die nur für dieses Strahlungssystem charakteristisch ist, unabhängig von der Art der darauf einfallenden Strahlung

Schwarz ist wie Weiß keine Frequenz im elektromagnetischen Spektrum. Weiß ist eine Kombination der Frequenzen des Spektrums, die die Netzhaut als "weiß" festlegt, und Schwarz ist das Fehlen, etwas im Sichtbaren zu erkennen. Das nennt man Farbwahrnehmung.

Ihr Beispiel von Platin ist interessant, weil Sie es sicher mit reflektiertem Licht sehen, selbst wenn die Reflexion nur 2% beträgt, wie Sie sagen, sieht es schwarz aus?

Normalisierte Reaktionsspektren menschlicher Zapfen auf monochromatische spektrale Stimuli, wobei die Wellenlänge in Nanometern angegeben ist.

Unsere Augen sehen die Frequenzen innerhalb des sichtbaren Spektrums, die anderen Frequenzen werden als schwarz registriert, sofern vorhanden. Nachts sieht eine Infrarotkamera, unsere Augen sehen schwarz.

Ein perfekter schwarzer Körper im Gleichgewicht mit der Umgebungstemperatur absorbiert einfallende Strahlung und emittiert schwarze Körperstrahlung gemäß den Temperaturskalen dieser Strahlung. Bei Temperaturen, bei denen unsere Augen existieren können, nehmen wir es als schwarz wahr, da es sich um Infrarotfrequenzen handelt. Wir sehen nur sichtbare Lichtreflexionen auf Körpern, nicht ihre Schwarzkörperstrahlung.

Außerhalb des Gleichgewichts, wenn die Emission Teile im Sichtbaren hat, werden unsere Augen und unser Gehirn sie als sichtbar sehen, wir werden den sichtbaren Teil ihrer Schwarzkörperstrahlung sehen, wie bei der Sonne oder glühendem Eisen beim Schmied.

Ein schwarzer Körper absorbiert die gesamte empfangene elektromagnetische Energie und gibt tatsächlich Strahlung ab, um im thermischen Gleichgewicht zu bleiben. Wenn es sehr heiß ist, wird es sichtbar sein. Wie Sie sagen, reflektiert ein schwarzer Körper keine Energie: Er absorbiert und emittiert.

Sie kombinieren mehrere verschiedene Themen in einer Frage.

Ein schwarzer Körper absorbiert alle Energie. Es reflektiert oder überträgt keine Energie.

Sie behandeln "reflektieren" und "übertragen" als dasselbe. Sie sind nicht. Ein perfekter schwarzer Körper reflektiert kein Licht, aber er lässt Licht in dem Sinne durch, dass er Licht ausstrahlt (dh er leuchtet durch die Wärme der Energie, die er absorbiert).

Warum können wir es dann sehen?

In einer stationären Situation wäre ein schwarzer Körper nicht sichtbar. Das heißt, wenn die Lichtmenge über Zeit und Raum konstant wäre, würde der schwarze Körper wie jeder andere Teil des Raums aussehen und daher nicht unterscheidbar sein. Aber andererseits, wenn alle Teile des Weltraums gleich aussahen, dann nichtsunterscheidbar wäre. Wenn Licht über Zeit und Raum variiert, dann wäre ein schwarzer Körper erkennbar, da er die Variation „ausmittelt“. Wenn ein schwarzer Körper von heißen und kalten Objekten umgeben ist, strahlt der schwarze Körper bei einer mittleren Temperatur und sieht daher anders aus als die heißen und kalten Objekte. Wenn sich die Temperatur der Umgebung des Schwarzen Körpers im Laufe der Zeit ändert, braucht die Temperatur des Schwarzen Körpers Zeit, um sich anzupassen. Wenn sich die Umgebung erwärmt, strahlt der Schwarze Körper mit einer niedrigeren Temperatur als die Umgebung, und wenn sich die Umgebung abkühlt, hat der Schwarze Körper eine höhere Temperatur als seine Umgebung. (Es gibt ein ähnliches Konzept hinter Videos, die zeigen, dass Bereiche, die dem Mondlicht ausgesetzt sind, kälter sind als Bereiche im Schatten.

Und das bedeutet es wirklich, wenn etwas "gesehen" wird: Licht, das von dort kommt, unterscheidet sich von Licht, das von anderswo kommt. Ein einheitlich gelbes Objekt, das von Objekten mit genau der gleichen Schattierung und Intensität von Gelb umgeben ist, ist genauso unsichtbar wie ein schwarzes Objekt, das von Schwärze umgeben ist.

Zum Beispiel besteht gebranntes Platin zu 98-99 % aus schwarzem Körper und ist dennoch sichtbar.

Und hier verschmelzen Sie mehrere weitere Ideen. Ein perfekter schwarzer Körper ist zu 100 % schwarz, nicht zu 99 %. Der Begriff ist eher ein theoretisches Konstrukt zum Durchdenken thermodynamischer Prozesse als ein tatsächliches Phänomen, dem man im Alltag begegnet. Das menschliche Auge kann Objekte mit etwa einem Millionstel der Intensität des Sonnenlichts erkennen. Selbst etwas, das zu 99 % schwarz ist, reflektiert bei direkter Sonneneinstrahlung genug Licht, um sichtbar zu sein. Nun, wenn es andere Objekte gibt, werden sie noch mehr Licht reflektieren und das Licht von einem "schwarzen" Objekt übertönen, aber dann wird das schwarze Objekt erkennbar sein, indem festgestellt wird, dass es einen Raumbereich mit weniger Licht gibt.

Ein weiteres Problem, bei dem Sie etwas unklar zu sein scheinen, ist, dass der Begriff "schwarzer Körper" im Allgemeinen im Zusammenhang mit Objekten verwendet wird, die durch Strahlung interagieren. Wenn Sie einen Platinblock auf einen Tisch legen, ist der Wärmeaustausch zwischen dem Platin und dem Tisch aufgrund der Wärmeleitung um Größenordnungen größer als die Wärmemenge, die sie durch Strahlung austauschen. Daher gilt die standardmäßige Schwarzkörperanalyse nicht für diese Situation.

Unterschiedliche sichtbare Wellenlängen ergeben in unserem Gehirn unterschiedliche Farben. Wenn es keine sichtbaren Wellenlängen gibt, ergibt Schwarz einen Sinn. In Bezug auf den schwarzen Körper reflektiert er, wie Sie erwähnt haben, keine sichtbaren elektromagnetischen Wellen. Er ist also schwarz und sichtbar