Schwarze Körper und schwarz erscheinen

Ich weiß, dass ein schwarzer Körper ein Objekt ist, das alle Lichtwellenlängen absorbiert und auch alle Lichtwellenlängen wieder aussendet, aber wenn er alle Lichtwellenlängen emittiert, warum erscheint er dann schwarz, wenn alle Wellenlängen zusammen weiß erscheinen?

Auch bei Sternen weiß ich, dass sie als schwarze Körper angesehen werden, aber erscheinen sie in einer bestimmten Farbe, nur weil sie mehr von einer Wellenlänge emittieren als von jeder anderen.

Bearbeiten: Wenn ich mir den Link in den Kommentaren ansehe, verstehe ich irgendwie, warum schwarze Körper nicht schwarz sein müssen, aber was bedeutet es, dass etwas die Farbe Schwarz hat, wie ein schwarzer Strahler? Ist schwarze Farbe ein schwarzer Körper?

Antworten (1)

Ein schwarzer Körper muss nicht von schwarzer Farbe sein. Schwarzer Körper bedeutet einen Körper, der alle Wellenlängen vollständig absorbiert.

Daraus ergeben sich zwei Schlussfolgerungen:

  1. Ein schwarzer Körper reflektiert kein Licht. Ein Spiegel kann kein schwarzer Körper sein, denn wenn Sie einen Lichtstrahl auf einen Spiegel richten, absorbiert er ihn nicht vollständig, weil er einige Wellenlängen reflektiert.
  2. Ein schwarzer Körper kann kein transparentes Objekt sein. Denn wenn Sie einen Lichtstrahl auf ein transparentes Objekt richten, absorbiert es ihn nicht, sondern lässt einige Wellenlängen durch.

Stellen Sie sich nun eine Situation vor, in der Sie einen schwarzen Körper in der Sonne haben. Gemäß unserer Definition absorbiert es alle Wellenlängen, die von der Sonne auf es einfallen. Zu sagen, dass es diese Wellenlängen absorbiert, bedeutet, dass es ihre Energie absorbiert. Nach dem Kirchhoffschen Gesetz emittiert ein Körper mit einer endlichen Temperatur ALLE Wellenlängen der Strahlung, aber die Wellenlängen selbst können unterschiedliche Intensitäten haben, wie z. B. dass Rot intensiver emittiert wird als Blau. Die Wellenlänge, die am intensivsten emittiert wird, ist die Farbe dieses Körpers, und ich werde diese Wellenlänge "maximale intensive Wellenlänge" nennen.

  1. Wenn diese maximale intensive Wellenlänge im sichtbaren Bereich liegt, hat der schwarze Körper eine sichtbare Farbe wie Blau oder Rot.

  2. Aber wenn die maximal intensive Wellenlänge nicht im sichtbaren Bereich liegt, sehen wir nur die Wellenlänge mit maximaler Intensität im sichtbaren Bereich, da wir nur den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sehen, obwohl das Gesamtintensitätsmaximum außerhalb liegt der Reichweite des sichtbaren Lichts.

  3. Wenn die maximal intensive Wellenlänge weit vom sichtbaren Bereich entfernt ist, haben die sichtbaren Wellenlängen sehr niedrige Intensitäten und daher ist keine Farbe sichtbar und der schwarze Körper sieht schwarz aus.

Damit ein schwarzer Körper weiß aussieht, muss er Wellenlängen entsprechend dem sichtbaren Bereich mit nahezu gleichen Intensitäten emittieren, da weißes Licht aus sichtbaren Farben besteht, aber mit GLEICHEN Intensitäten aller Farben.

Unsere Sonne hat ihre maximale intensive Wellenlänge im sichtbaren Bereich, und das menschliche Auge ist so entwickelt, dass es die intensivste Wellenlänge sieht, die sichtbares Licht ist.

In unserer Situation, in der ein schwarzer Körper Strahlung von der Sonne absorbiert, strahlt er aufgrund seiner endlichen Temperatur selbst etwas Energie ab. Es erhält also etwas Energie von der Sonne und gibt selbst etwas Energie ab. Wenn die Temperatur des schwarzen Körpers konstant wird, bedeutet dies, dass die eingehende Leistung gleich der ausgehenden Leistung ist.

Wenn Ihre schwarze Farbe alle Wellenlängen vollständig absorbiert, dann ist nur sie ein schwarzer Körper.