Blackbody, Blackbody Radiation   흑체, 흑체 복사

1. 흑체 (Blackbody) 이란?

  ㅇ 모든 파장의 전자기파를 완전히 흡수하는 가상의 물체 (이상적인 흡수체)
     - 입사되는 전자기파를 모두 흡수(흡수율 = 1)하고, 반사하지 않는 가상의 물체

  ㅇ 온도에 의해서 만 열복사를 함 (온도에 따라, 모든 파장의 빛을 방출하는 방출체)
     - 파장에 따른 방출 에너지(복사 에너지)의 분포는 온도에 따라 달라짐

  ㅇ 결국, 완전한 흡수,방출의 열평형을 이루는, 이상적인 백열체
     - 흡수시, 빛을 포함한 모든 전자기파 에너지를 흡수하고,
        . 만일, 이상적인 흑체가 아니면, 에너지 일부를 반사시킴
     - 방출시, 흡수된 에너지 만큼의 전자기파를 다시 방출하나,
        . 이때, 온도에 만 의존하며 복사(Radiation) 함
        . 즉, 온도에 따라 파장별 복사 세기 분포가 달라짐

  ※ (키르히호프 1859년)
     - 빛을 완전 흡수하므로 검게 보일 것이라고 가정함 
     - 뜨거운 물체는 흙,나무든 종류에 상관없이 같은 온도에서 같은 파장(색깔)을 띔을 밝힘


2. 흑체 복사 (Blackbody Radiation) 이란?

  ㅇ 가열된 물체(흑체)에서 나오는 전자기파의 복사(輻射) 
     - 짧은 파장의 빛 영역을 포함하나, 주로 긴 파장의 열 에너지/열 복사를 지칭
     * 한편, 방출하는 복사 에너지에 대한 기초적인 물리량은, 복사 휘도(Radiance) 임

  ㅇ 흑체 또는 물체 복사의 파장 의존성 (스펙트럼)                     ☞ 위키백과 (흑체) 참조
     - 복사 세기(광 강도)에 대한 파장 스펙트럼에서의 특징은, 하나의 피크 파장을 갖음
     * 물체 온도가 높아질수록, 피크 파장이 짧은 파장 쪽으로 이동

  ㅇ 흑체 또는 물체 복사의 온도 의존성                                         ☞ 색온도 참조
     - 물체 온도가 약 400 ℃ 이하면, 열복사로써 가시광선 없이 적외선(열선) 만 방출
     - 그러나, 온도가 이보다 높으면 가시광선도 나오므로, 빛을 볼 수 있음
     * 따라서, 흑체 색과 동일 색을 내는 발광체의 표면 온도를 흑체 색온도로써 유추 가능
  
  ※ 한편,                                                              ☞ 에너지 양자화 참조
     - Max Planck가 1900년경 공동 복사선에 대한 이론적 연구 결과에 따라, 
     - 현대 양자 물리학의 토대를 수립하게됨 


3. 복사체의 구분

  ㅇ 흑체 복사체 (blackbody radiator), 완전 복사체 (full radiator)
     - 흑체 복사를 발생시키는 물체
     - 빛을 완전히 흡수하고 전혀 반사하지 않음
     - 주로, 열 에너지로 만 복사가 발생되는 물체

  ㅇ 근사적인 복사체  =>  공동 복사체 (Cavity Radiator)
     - 이상적인 흑체와 유사한 성질을 보이는 근사적인 것으로, 공동 복사체가 있음.
        . 이는 내부가 공동으로 되어있고 작은 구멍을 뚫어 외부와 연결시킨 덩어리 물질
     - 이때, 공동 복사선의 성질은 온도에만 의존, 공동의 크기,모양,물질종류와는 무관