Absorption, Emission, Schwarzer Strahler

18/03/2015 - 12:28 von J J Panury | Report spam
Ich habe versucht, die Sache mit der Schwarzkörperstrahlung wenigstens
ein bisschen zu verstehen.

Wahrscheinlich ohne Erfolg.

Kann man sagen, die auf einen "Körper" auftreffende
(Strahlungs)Energie werde zum Teil absorbiert, zum Teil reflektiert?
Und: Ein Drittes gibt es nicht?

Und der berühmte ideale schwarze Körper ist also einer, der *alle*
Energie absorbiert, nichts reflektiert.

Jetzt verstehe ich es so: Da die Energie in dem Körper nicht einfach
annihiliert wird, muss sie irgendwo bleiben, sich bemerkbar machen.
Der Körper ist also als ganzer auf einem sagenwir "angeregten"
Energieniveau. Hier kommt dann die Frage des Energiegefàlles ins
Spiel, nàmlich bezüglich der Umgebung des Körpers: Der Körper gibt
Energie ab, "strahlt".
Diese Strahlung des Körpers - und das ist die Frage bzw. der Punkt,
den ich nach wie vor nicht verstehe - : ist die in ihrer "spektralen"
Struktur *unabhàngig* von der "spektralen Struktur" der absorbierten
Strahlung? *Abhàngig* wàre sie im Fall der Reflektion, klar.
Aber die Strahlung des schwarzen Körpers infolge Ungleichgewicht (zur
Umgebung) ist ja die Abgabe vorher absorbierter Energie.
Der (schwarze) Körper strahlt also Energie ab - in Form von
EM-Strahlung unterschiedlichster Frequenzen. Je nachdem, auf welchem
Niveau sich das Gleichgewicht befindet, liegt das Intensitàtsmaximum
der Abstrahlung auf einem charakteristischen Frequenzband. Richtig?

Der Körper strahlt, solange ein Energiegefàlle zur Umgebung besteht -
richtig?

Jetzt eine Frage:
Wenn ein realer Körper, sagen wir ein Stück Stahl, erwàrmt wird, wird
er, sofern nicht andere - chemische - Reaktionen in Gang kommen, so
und so "hell" glühen. Beim Stahl ist das anfangs Rotglut. Warum ist
das rot? Und wenn es dann heißer wird, geht die Glut ja nicht durch
alle Spektralfarben, Richtung kürzere Wellenlàngen; sondern wird
heller, "weißer".
Ist vielleicht, als "Farbe" betrachtet, jede Wellenlànge "weiß", wenn
nur die Intensitàt groß genug ist? (Und überhaupt "Intensitàt": Ist
das, einfach so, mit "Amplitude" zu übersetzen?)
Heißt also "weiß" nicht unbedingt und immer "Mischung aller sichtbarer
Wellenlàngen", sondern kann auch "so und so große Intensitàt"
bedeuten? Auf Deutsch: Ich komme mit der Weiß-Dualitàt nicht richtig
klar: "Weiß" einmal als unbunter Farbwert maximaler Sàttigung, zum
anderen als Folge(?) so und so hoher Energiedichte(?)/
Strahlungsdichte(?) des schwarzen Strahlers.

Ich habe über Farbe und Farbenlehre mehr als nur einen WP-Artikel
gelesen, und je mehr ich gelesen hatte, desto stàrker war/ist der
Eindruck, dass es da "lose Enden" gibt, dass da noch nicht fertig
geforscht ist.
Nun ist aber die Strahlung eines schwarzen Körpers auch nicht gerade
die "Musterdisziplin" der Farbenlehre.

Hauptfrage ist hier für mich erstmal die "spektrale"
Ähnlichkeit/Unàhnlichkeit von absorbierter und abgestrahlter Energie
eines Schwarzen Strahlers.
 

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#1 Reinhardt Behm
18/03/2015 - 06:04 | Warnen spam
On 18.03.2015 19:28, J J Panury wrote:
Ich habe versucht, die Sache mit der Schwarzkörperstrahlung wenigstens
ein bisschen zu verstehen.

Wahrscheinlich ohne Erfolg.

Kann man sagen, die auf einen "Körper" auftreffende
(Strahlungs)Energie werde zum Teil absorbiert, zum Teil reflektiert?
Und: Ein Drittes gibt es nicht?

Und der berühmte ideale schwarze Körper ist also einer, der *alle*
Energie absorbiert, nichts reflektiert.



Richtig

Jetzt verstehe ich es so: Da die Energie in dem Körper nicht einfach
annihiliert wird, muss sie irgendwo bleiben, sich bemerkbar machen.
Der Körper ist also als ganzer auf einem sagenwir "angeregten"
Energieniveau.



Das ist - bei Vernachlàssiggung von Quanteneffekten - einfach Wàrme,
also erhöht sich seine Temperatur.

Hier kommt dann die Frage des Energiegefàlles ins
Spiel, nàmlich bezüglich der Umgebung des Körpers: Der Körper gibt
Energie ab, "strahlt".



Falsch. Es hat nichts mit einem Eneriegefàlle zur Umgebung zu tun. Jeder
Körper strahlt, der ideale schwarze strahlt alles vollstàndig ab, andere
absorbieren auch wieder einen teil - übrigens den gleichen Anteil wie
bei einfallender Strahlung.

Diese Strahlung des Körpers - und das ist die Frage bzw. der Punkt,
den ich nach wie vor nicht verstehe - : ist die in ihrer "spektralen"
Struktur *unabhàngig* von der "spektralen Struktur" der absorbierten
Strahlung? *Abhàngig* wàre sie im Fall der Reflektion, klar.
Aber die Strahlung des schwarzen Körpers infolge Ungleichgewicht (zur
Umgebung) ist ja die Abgabe vorher absorbierter Energie.
Der (schwarze) Körper strahlt also Energie ab - in Form von
EM-Strahlung unterschiedlichster Frequenzen. Je nachdem, auf welchem
Niveau sich das Gleichgewicht befindet, liegt das Intensitàtsmaximum
der Abstrahlung auf einem charakteristischen Frequenzband. Richtig?



Frequezband ist falsch. Er strahlt auf allen Frequenzen - nur
unterschiedlich stark. Das Maximum liegt bei einer seiner Temperatur
proportionalen Frequenz.
<https://de.wikipedia.org/wiki/Wiens...gesetz>

Der Körper strahlt, solange ein Energiegefàlle zur Umgebung besteht -
richtig?



Falsch, siehe oben. Im Temperaturgleichgewicht ist aber die absorbierte
gleich der emittierten Energie (genauer gesagt Leistung).

Jetzt eine Frage:
Wenn ein realer Körper, sagen wir ein Stück Stahl, erwàrmt wird, wird
er, sofern nicht andere - chemische - Reaktionen in Gang kommen, so
und so "hell" glühen. Beim Stahl ist das anfangs Rotglut. Warum ist
das rot? Und wenn es dann heißer wird, geht die Glut ja nicht durch
alle Spektralfarben, Richtung kürzere Wellenlàngen; sondern wird
heller, "weißer".



Die Verteilung der Strahlungsenegie hat einen (unendlich langen)
"Schwanz" zu höheren Frequenzen. Bei niedriger Temperatur ist der im
sichtbaren Bereich aber so schwach, dass man nichts sieht. Irgendwann
wird der Rot-Anteil so groß, dass man in sieht. Gelb bis Blau ist da
noch relativ klein.
Wird es noch wàrmer, werden immer mehr auch die gelben und blauen
sichtbar Anteile und ergeben zusammen einen Weiß-Eindruck.
Selbst bei weiß-glühendem Stahl ist das Maximum der Strahlung noch weit
im unsichtbaren Infrarot. Z.b. ist es erst bei ca 4000°C im Grün.

Ist vielleicht, als "Farbe" betrachtet, jede Wellenlànge "weiß", wenn
nur die Intensitàt groß genug ist? (Und überhaupt "Intensitàt": Ist
das, einfach so, mit "Amplitude" zu übersetzen?)



Falsch.

Heißt also "weiß" nicht unbedingt und immer "Mischung aller sichtbarer
Wellenlàngen", sondern kann auch "so und so große Intensitàt"
bedeuten?



Der Farbeindruck hat nichts mit der Intensitàt zu tun. Außer, dass Du
bei zuwenig Intensitàt keine Farben mehr siehst (Die berühmten grauen
Katzen bei Nacht). Aber das ist ein Thema der Physiologie ds Auges. Die
Farbrezeptoren sind unempfindlicher als die Helligkeitsrezeptren.

Auf Deutsch: Ich komme mit der Weiß-Dualitàt nicht richtig
klar: "Weiß" einmal als unbunter Farbwert maximaler Sàttigung, zum
anderen als Folge(?) so und so hoher Energiedichte(?)/
Strahlungsdichte(?) des schwarzen Strahlers.

Ich habe über Farbe und Farbenlehre mehr als nur einen WP-Artikel
gelesen, und je mehr ich gelesen hatte, desto stàrker war/ist der
Eindruck, dass es da "lose Enden" gibt, dass da noch nicht fertig
geforscht ist.
Nun ist aber die Strahlung eines schwarzen Körpers auch nicht gerade
die "Musterdisziplin" der Farbenlehre.

Hauptfrage ist hier für mich erstmal die "spektrale"
Ähnlichkeit/Unàhnlichkeit von absorbierter und abgestrahlter Energie
eines Schwarzen Strahlers.



Wie oben beschrieben, hàngt die Energieverteilung über der Frequenz nur
von der Temperatur des Strahlers ab. Wenn die Umgebung auch
Schwarzkörper-Verhalten hat und im Temperatur-Gleichgewicht ist, dann
sind auch deren Spektrum gleich.

Verwirrend kann sein, dass beim Wahrnehmen der Strahlung duch unser Auge
auch dessen Physiologie eine wichtige Rolle spielt.


Reinhardt

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