Hauptunterschied – Schwarzer Körper vs. Grauer Körper
Die Begriffe schwarzer Strahler, weißer Strahler und grauer Strahler werden in Bezug auf die Absorption, Emission oder Reflexion von Strahlung durch verschiedene Substanzen diskutiert. Ein schwarzer Körper ist ein idealisierter physischer Körper (Objekt), der die gesamte einfallende elektromagnetische Strahlung absorbieren kann. Ein grauer Körper ist ein Körper (Objekt), der Strahlung bei jeder Wellenlänge in einem konstanten Verhältnis von weniger als eins zu dem emittiert, das von einem schwarzen Körper bei denselben Temperaturen emittiert wird. Der Hauptunterschied zwischen einem schwarzen Körper und einem grauen Körper besteht darin, dass der schwarze Körper ein idealer physischer Körper ist, während der graue Körper ein nicht idealer physischer Körper ist.
Was ist ein schwarzer Körper?
Ein schwarzer Körper ist ein idealisierter physischer Körper (Objekt), der die gesamte einfallende elektromagnetische Strahlung absorbieren kann. Diese Absorption erfolgt in Abhängigkeit von der Frequenz und dem Einfallswinkel der Strahlung. Das heißt, die Absorption von Strahlung durch einen Schwarzen Körper ist unabhängig von der Richtung, aus der die Strahlung kommt, und der Wellenlänge der Strahlung. Ein schwarzer Körper ist ein nicht reflektierender Körper. Im Gegensatz dazu ist ein weißer Körper ein physischer Körper (ein Objekt), der eine raue Oberfläche hat, die die gesamte einfallende elektromagnetische Strahlung reflektiert. Die Reflexion ist eine vollständige und gleichmäßige Reflexion in alle Richtungen.
Ein schwarzer Körper, der eine konstante Temperatur hat, kann die absorbierte elektromagnetische Strahlung abgeben. Daher ist es ein perfekter Absorber und ein perfekter Emitter. Diese emittierte Strahlung ist als Schwarzkörperstrahlung bekannt. Die Schwarzkörperstrahlung tritt mit einem bestimmten Spektrum und bestimmten Intensitäten bei einer bestimmten Temperatur auf.
Die vom Schwarzen Körper emittierte Strahlung gehorcht dem Planckschen Gesetz. Das Plancksche Gesetz besagt, dass das Spektrum des Schwarzen Körpers nur durch die Temperatur des Schwarzen Körpers bestimmt wird, nicht durch die Form oder Zusammensetzung des Schwarzen Körpers. Ein schwarzer Körper mit konstanter Temperatur (im thermischen Gleichgewicht) hat die folgenden charakteristischen Eigenschaften.
- Der schwarze Körper ist ein idealer Strahler – er gibt die Strahlung in jeder möglichen Frequenz ab, die ein Körper mit der gleichen Temperatur aussenden kann
- Der schwarze Strahler ist ein diffuser Strahler – er emittiert in jede Richtung die gleiche Frequenz (isotrope Strahlung).
Abbildung 01: Planck-Schwarzkörperkurven für verschiedene Temperaturen
Die Realisierung eines schwarzen Körpers ist die reale Verkörperung des Konzepts der schwarzen Körper. Mit anderen Worten, die Realisierung eines schwarzen Körpers liefert die Beispiele für schwarze Körper, die in der realen Welt vorkommen (da ein schwarzer Körper ein ideales Konzept ist). Nachfolgend einige Beispiele:
- Sterne
- Planeten
- Schwarze Löcher
Was ist ein grauer Körper?
Ein grauer Körper ist ein Körper (Objekt), der Strahlung bei jeder Wellenlänge in einem konstanten Verhältnis von weniger als eins zu dem emittiert, das von einem schwarzen Körper bei denselben Temperaturen emittiert wird. Ein grauer Körper ist ein physikalischer Körper, dessen Absorptionsvermögen einer Oberfläche sich nicht mit Temperatur- und Wellenlängenänderungen der einfallenden Strahlung ändert.
Im Gegensatz zum schwarzen Körper ist ein grauer Körper ein nicht idealer Emitter oder ein unvollkommener Strahler. Das liegt daran, dass ein grauer Körper einen Teil der empfangenen Energie absorbieren und auch einen Teil der Energie reflektieren kann. Ein grauer Körper gibt nur einen Teil der Strahlung ab, die er absorbiert. Ein grauer Körper wird als undurchsichtiges Objekt betrachtet.
Was ist die Ähnlichkeit zwischen schwarzem und grauem Körper?
Sowohl der schwarze Körper als auch der graue Körper sind Objekte, die Strahlung absorbieren und emittieren können
Was ist der Unterschied zwischen schwarzem und grauem Körper?
Schwarzer Körper vs. Grauer Körper |
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| Ein schwarzer Körper ist ein idealisierter physischer Körper (Objekt), der die gesamte einfallende elektromagnetische Strahlung absorbieren kann | Ein grauer Körper ist ein Körper (Objekt), der Strahlung bei jeder Wellenlänge in einem konstanten Verhältnis von weniger als eins zu dem emittiert, das von einem schwarzen Körper bei denselben Temperaturen emittiert wird. |
| Prinzip | |
| Der schwarze Körper ist ein idealer physischer Körper. | Der graue Körper ist ein nicht idealer physischer Körper. |
| Absorption | |
| Der Schwarze Körper kann die gesamte einfallende elektromagnetische Strahlung absorbieren. | Graue Körper können einen Teil der einfallenden Strahlung abgeben. |
| Emissionen | |
| Schwarze Körper können die Strahlung in jeder möglichen Frequenz aussenden, die ein Körper mit der gleichen Temperatur aussenden kann, und sie emittieren die gleiche Frequenz in alle Richtungen. | Graue Körper können einen Teil der absorbierten Strahlung abgeben. |
Zusammenfassung – Schwarzer Körper vs. Grauer Körper
Ein schwarzer Körper ist ein idealer physikalischer Körper, der die gesamte einfallende Strahlung absorbieren und Strahlung isotrop in jede mögliche Richtung emittieren kann. Ein grauer Körper ist ein nicht ideales Objekt, das einen Teil der einfallenden Strahlung absorbieren und nur einen Teil der Strahlung emittieren kann. Der Unterschied zwischen einem schwarzen Körper und einem grauen Körper besteht darin, dass der schwarze Körper ein idealer physischer Körper ist, während der graue Körper ein nicht idealer physischer Körper ist.
