การแผ่รังสีความร้อน - การแผ่รังสีของวัตถุดำ
 

การแผ่รังสีความร้อน จัดว่าเป็นรูปแบบพื้นฐานของการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า วัตถุหรืออนุภาคใดๆที่มีอุณหภูมิสูงกว่า
อุณหภูิมิสัมบูรณ์จะแผ่รังสีความร้อนเสมอ เนื่องจากอุณหภูมิของวัตถุทำให้อะตอมและโมเลกุลภายในวัตถุเกิดการสั่นและ
เคลื่อนไหวชนกันตลอดเวลา การชนทำให้โมเลกุลเปลี่ยนทิศทาง การเปลี่ยนทิศทางของโมเลกุลเทียบได้ว่ามีความเร่งเกิดขึ้น
นั่นเอง เมื่ออนุภาคที่มีประจุเกิดความเร่งจะมีการแผ่รังสีขนาดต่างๆกัน ดังนั้นพออนุมานได้ว่า ปริมาณการแผ่รังสีของวัตถุใด
จะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับอุณหภูมิของวัตถุนั้น เราเรียกการแผ่รังสีแบบนี้ว่า การแผ่รังสีของวัตถุดำ

ตัวอย่าง : เมื่อนำกระทะเหล็กไปอุ่นบนเตาประมาณ 2-3 นาที ลองยื่นมือไปใกล้ๆกระทะ จะรู้สึกได้ว่ามีไอร้อนมาสัมผัสที่มือ
ความร้อนดังกล่าวเกิดจากการแผ่รังสีอินฟราเรดของกระทะเหล็กนั่นเอง หากให้ความร้อนกับกระทะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่ง
อุณหภูมิสูงพอ ในที่สุดจะเห็นกระทะร้อนขึ้นจนเปลี่ยนเป็นสีแดง ซึ่ง ณ ขณะนั้น นอกจากแผ่รังสีอินฟราเรดแล้ว ยังเกิด
การแผ่รังสีในช่วงวิสิเบิลอีกด้วย

วัตถุดำ คืออะไร ?

วัตถุดำ หมายถึง วัตถุอุดมคติที่สามารถดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาตกกระทบได้อย่างสมบูรณ์ ในทางทฤษฎี เราอาจ
จินตนาการว่าเป็นวัตถุที่มีลักษณะทรงกลมกลวง มีที่ว่างอยู่ภายในและมีรูเปิดเล็กๆ อยู่ 1 รู อาจทำด้วยวัสดุใดๆ ขนาดใดๆ
ก็ได้ เพราะชนิดและขนาดของวัสดุที่ใช้ไม่มีผลกระทบต่อการแผ่รังสีของวัตถุดำ (ดูภาพประกอบ)

เมื่อวัตถุดำเกิดสมดุลของอุณหภูมิ จะแผ่รังสีความร้อนออกมาเป็นสเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะตัว ตำแหน่งสูงสุดของสเปกตรัม
ณ ความยาวคลื่นค่าหนึ่ง จะขึ้นกับอุณหภูมิของวัตถุดำและค่าคงที่บางตัวเท่านั้น
รังสีที่หลุดเล็ดลอดออกมาจากรูเปิด เป็นรังสีที่ถูกปล่อยจากผนัง ไม่ใช่รังสีสะท้อน
วัตถุทุกชนิดในจักรวาลจะแผ่รังสีในลักษณะเดียวกับวัตถุดำ

ภาพทางซ้ายแสดงสเปกตรัมของ
วัตถุดำที่เกิดจากการแผ่รังสีของวัตถุ
ณ อุณหภูมิต่างกัน 3 ค่า : 5000 K,
4000 K, และ 3000 K.
เห็นได้ว่า วัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจะ
แผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นสูงกว่า

ในภาพแสดงการแผ่รังสีความร้อน
    ในช่วงวิสิเบิล หรือ ช่วงใกล้วิสิเบิล

หากต้องการเห็นการแผ่รังสีความร้อน
    ในช่วงคลื่นวิทยุ ต้องทำให้วัตถุเย็นลง
     กว่านี้มากๆ

วัตถุที่เย็นกว่า 1000 K จะแผ่รังสีใน
     ช่วงอินฟราเรดมากกว่าช่วงวิสิเบิล






ภาพนี้คัดลอกมาจาก http://pegasus.phast.umass.edu/a100/handouts/bb/bb.html

ยังมีต่อ

เปลวเทียนให้แสง รามคำแหงให้ทาง