Zwart lichaam

[Cranial Acceleration]

Ik probeer sinds kort wat inzicht te krijgen in de quantummechanica en ik heb nu al een vraag. Ik zat het boek 'De Verborgen Dimensies van ons Heelal' van Lisa Randall te lezen waarin ze ingaat op de basisprincipes van de quantummechanica. Ze heeft het dan over een zwart lichaam. Een zwart lichaam absorbeert alle inkomende straling, maar deze vervolgens ook weer uitstraalt.

Er wordt verteld dat Planck had voorgesteld dat licht uit quanta's bestaat. Rood licht is van een lage frequentie en bevat dus weinig energie. Het zwarte lichaam absorbeert deze straling en zendt deze vervolgens ook weer uit. Maar blauw licht wordt ook geabsorbeerd, maar wordt daarna niet opnieuw weer uitgezonden.

Begrijp ik het nu goed dat blauw licht niet wordt terug gezonden omdat de frequentie, en dus ook de hoeveelheid energie, te hoog is? En klopt het ook dat als de temperatuur van een zwart lichaam extreem verhoogt wordt dat het blauw wordt, omdat het door thermische energie wel in staat is om de hoge energie van blauw licht terug te zenden?

Kan iemand mij hier enige uitleg over geven?

[Jan van de Velde]

Je hebt het niet zuiver op een rijtje.

In het kort: een zwart lichaam (black body) absorbeert álle inkomende straling, en de straling die het uitzendt is geheel afhankelijk van zijn temperatuur. Een koude black body straalt dus in het infrarood, maar naarmate de temperatuur oploopt ('roodgloeiend' en heter) kan dat makkelijk zichtbaar licht (en meer) worden.

Ook blauw dus.

http://en.wikipedia.org/wiki/Black_body

zie het plaatje

[Cranial Acceleration]

Ah, ik begrijp hem. Ik zat alleen maar aan zichtbaar licht te denken i.p.v. ook andere straling.

[Cranial Acceleration]

Even voor de zekerheid kijken of ik het nu wel helemaal op een rijtje heb.

De straling uitgezonden door een zwart lichaam is afhankelijk van zijn temperatuur. Een zwart lichaam op kamertemperatuur zendt alleen laagfrequente straling uit. Des te hoger de temperatuur van het zwarte lichaam, des te hoger de frequentie van de straling die erdoor wordt uitgezonden. Bij lage temperatuur kan er geen hoogfrequente straling worden uitgezonden, omdat het energieniveau hiervan te hoog is. Hogere temperatuur betekent meer energie, dus kan er ook hoogfrequente straling worden uitgezonden. Bij extreem hoge temperatuur worden objecten blauw, maar dit betekent niet dat dit de straling is die het meest wordt uitgezonden. Er wordt ook altijd laagfrequente straling uitgezonden, dus bij extreem hoge temperaturen hoort blauw licht tot de laagfrequente straling, in vergelijking met ultraviolette, röntgen, etc. die wij niet kunnen zien, maar wel aanwezig is.

Klopt dit een beetje? Ik weet zeker dat er nog wat gaten inzitten. Misschien als ik de wiskunde erachter wat beter zou begrijpen dat het wat duidelijker voor me zou zijn.

[Jan van de Velde]

Even voor de zekerheid kijken of ik het nu wel helemaal op een rijtje heb.

De straling uitgezonden door een zwart lichaam is afhankelijk van zijn temperatuur. Een zwart lichaam op kamertemperatuur zendt alleen laagfrequente straling uit.

'alleen' is een groot woord. Maar de hoeveelheid straling in het zichtbare gebied en daarboven is verwaarloosbaar klein.

Des te hoger de temperatuur van het zwarte lichaam, des te hoger de frequentie van de straling die erdoor wordt uitgezonden. Bij lage temperatuur kan er geen hoogfrequente straling worden uitgezonden, omdat het energieniveau hiervan te hoog is. Hogere temperatuur betekent meer energie, dus kan er ook hoogfrequente straling worden uitgezonden. Bij extreem hoge temperatuur worden objecten blauw, maar dit betekent niet dat dit de straling is die het meest wordt uitgezonden. Er wordt ook altijd laagfrequente straling uitgezonden, dus bij extreem hoge temperaturen hoort blauw licht tot de laagfrequente straling, in vergelijking met ultraviolette, röntgen, etc. die wij niet kunnen zien, maar wel aanwezig is.

Klopt dit een beetje?

een beetje wel. Een zwart lichaam straalt dus over een breed gebied aan frequenties, en de piek (dwz die golflengte waarop procentueel de meeste energie wordt uitgezonden) schuift naar het hoogfrequentere gebied op naarmate de temperatuur hoger wordt. Zie ook de link voor planck-curven hieronder.

Misschien als ik de wiskunde erachter wat beter zou begrijpen dat het wat duidelijker voor me zou zijn.

Ga je gang:

Planck's wet en afgeleiden:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...anckapp.html#c1

Planck-curven:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/bbrc.html#c4

[Cranial Acceleration]

Bedankt voor de uitleg en de links. Misschien is het beter als ik een duidelijk boek over dit onderwerp aanschaf, i.p.v. telkens speuren op het internet.

[Jan van de Velde]

Een goed boek is nooit weg. Probleem zal wél zijn, nét als op internet, om iets te vinden dat je vertelt wat je weten moet, niet meer (want dan verdwaal je) maar ook niet minder.

Mij is niet helemaal duidelijk waar je probleem zit, en tot waar je wil/moet gaan met jouw wetenschap.

Als je kunt uitleggen met welk doel je dit aan het uitzoeken bent kunnen we je mogelijk prima verder helpen.

Wat wil je nou precies weten en waarom?

[Cranial Acceleration]

Het probleem is eigenlijk dat ik graag wat te weten wil komen over quantummechanica en deeltjesfysica, maar ik weet niet precies waar ik moet beginnen. Zoals ik al eerder vermeld had was ik het boek ''De Verborgen Dimensies van ons Heelal'' aan het lezen, waarin een korte introductie tot de quantummechanica stond. In deze introductie begon de schrijfster met Planck en de ultravioletcatastrofe. De uitleg was niet erg uitgebreid, dus ik zat met wat vragen.

Waar ik nu eigenlijk naar op zoek ben is een boek wat als introductie dient tot de basisprincipes van de quantummechanica. En dan het liefst op een niveau van iemand met kennis van wiskunde van middelbaar onderwijs. Of het in het Engels is maakt niet uit.

En om nog even terug te komen op de vraag wat het precies is wat ik nu voor de rest nog wil weten:

Ik snap nu dat een zwart lichaam bij hogere temperaturen straling met een hogere frequentie uitzendt, maar hoe komt het dat dat pas mogelijk is bij hogere temperaturen. Wat is de aanleiding hiervoor?

[Phys]

Waar ik nu eigenlijk naar op zoek ben is een boek wat als introductie dient tot de basisprincipes van de quantummechanica. En dan het liefst op een niveau van iemand met kennis van wiskunde van middelbaar onderwijs. Of het in het Engels is maakt niet uit.

We hebben op Wetenschapsforum een intro kwantummechanica.

Een goed introductieboek is dat van Griffiths. Daarvoor is wel enige kennis van klassieke mechanica, differentiaalvergelijkingen, calculus en een beetje Fouriertheorie nodig, dus misschien net iets te hoog gegrepen voor je.

(Overigens wil ik je nog even wijzen op de lijst natuurkundeboeken op dit forum.)