Gorputz beltz

Mekanika klasikoaren eta mekanika kuantikoaren printzipio fisikoek, elkarren artean, esklusiboak diren iragarpenak egiten dituzte gorputz beltzen edo haietara hurbiltzen diren sistema fisikoen inguruan. Eredu klasikoak uhin-luzera txikietan igorpenaren iragarpenak egiten zituela ikusitakoarekin kontraesan irekian, mekanika kuantikoaren ernamuina zen eredu heuristikoa garatzera eraman zuen Planck. Iragarpen klasikoen eta emaitza enpirikoen arteko kontraesana uhin-luzera baxuetan, hondamendi ultramorea bezala ezagutzen da

Gorputz beltz batek ${\displaystyle T\,}$ tenperatura batekin ${\displaystyle \nu \,}$ maiztasunean igorritako erradiazioaren intentsitatea Plancken legeak ematen du:

${\displaystyle I(\nu ,T)={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{\exp({h\nu }/kT)-1}}}$

non ${\displaystyle I(\nu ,T)\cdot \delta \nu \,}$ ${\displaystyle \nu \,}$ eta ${\displaystyle \nu +\delta \nu \,}$ maiztasun tartean area unitate bakoitzeko, denbora unitate bakoitzeko eta angelu solidoko unitate bakoitzeko igorritako energia kopurua den; ${\displaystyle h\,}$ Plancken konstante bezala ezagutzen den konstante bat den; ${\displaystyle c\,}$ argiaren abiadura den eta ${\displaystyle k\,}$ Boltzmannen konstantea den.

${\displaystyle E(\nu ,T)\,}$ gorputz baten igortze ahalmen ${\displaystyle \nu \,}$ eta ${\displaystyle \nu +\delta \nu \,}$ maiztasunen artean azalera unitateko igorritako erradiazio energia kopuruari deritzo.

${\displaystyle E(\nu ,T)=4\pi \cdot I(\nu ,T)={\frac {8\pi h\nu ^{3}}{c^{3}}}{\frac {1}{\exp({h\nu }/kT)-1}}}$

Igorpen gehiena gertatzen den uhin luzera Wienen legeak ematen du, beraz, tenperatura igotzen den heinean, gorputz baten dizdira uhin luzerak gehitzen doa, geroz eta txikiagoak direnak, eta gorritik zurira pasatzen da, horitik morerako erradiazioak gehitzen doan heinean. Area unitateko igorritako potentzia Stefan-Boltzmannen legeak ematen du.

Plancken aurretik, Rayleigh-Jeansen legeak gorputz beltzaren portaera eredu klasikoa erabiliz eredutzen zuen. Honela, honako hau da gorputz beltzaren erradiazioa uhin luzera zehatz batean definitzen duen eredua:

${\displaystyle B_{\lambda }(T)={\frac {2ckT}{\lambda ^{4}}}}$

non c argiaren abiadura den, k Boltzmannen konstantea eta T tenperatura absolutua.

Lege honek energia ekoizte infinito bat iragartzen du uhin luzera oso txikitan. Esperimentu bidez berresten ez den egoera honi hondamendi ultramore deritzo.

Gorputz beltza objektu teoriko edo ideal bat da, baina zenbait eratara hurbil daiteke beregana:

Benetako objektuek sekula ez dute gorputz beltz ideal bezala jokatzen. Horren ordez, maiztasun batean igorritako erradiazioa igorpen idealaren frakzio bat baino ez da. Material baten igortzetasunak gorputz erreala gorputz beltzaren erradiazioaren zein frakzio igor dezakeen adierazten du. Igortzetasuna erradiazioaren uhin luzeraren, azaleraren tenperaturaren, azaleraren amaituaren (leundua, herdoildua, garbia, zikina, berria, estalpegabetua, etab...) eta igortze angeluaren araberakoa da.

Kasuren batzuetan komeni da uhin luzera guztientzako igortzetasun balio konstante bat existitzen dela suposatzea, beti 1 baino gutxiago (gorputz beltz baten igortzetasuna dena). Hurbiltze honi gorputz gris hurbiltze deritzo. Kirchhoffen legeak oreka termodinamikoan igortzetasuna xurgatzetasunaren parekoa dela dio, hala, objektu honek, eragiten dion erradiazio guztia xurgatzeko gai ez dena, gorputz beltz ideal batek baino energia gutxiago ere igortzen duelarik.

Astronomian, izarren igorpena gorputz beltz batera hurbiltzen da. Lotutako tenperatura tenperatura eraginkorra izenez ezagutzen da, izarren igorpena ezaugarritzeko oinarrizko propietatea.

Big Bang-etik etorritako hondoko mikrouhin kosmikoak gorputz beltz baten antzera jokatzen du. Igorpen horretan atzemandako aldaera txikiei, anisotropia deitzen zaie, eta oso garrantzitsuak dira unibertsoaren jatorrian zeuden masa-ezberdintasunak ezagutzeko.

Hawking erradiazioa zulo beltzek igortzen duten gorputz beltzaren erradiazioa da.

Gas, hauts kosmiko eta disko protoplanetarioen igorpena ere gorputz beltzekin lotuta dago, batez ere espektro elektromagnetikoko infragorri eta milimetriko eskualdean. Sistema planetarioak bilatzeko tresna garrantzitsuak dira