ein Körper der Strahlung emittiert strahlt doch und ist damit kein Schwarzer Körper. Mir scheint die Formulierung "jegliche" führt hier zu Missverständnissen. --Martin
Doch genau das ist er! Es gibt keinen Körper der nicht strahlt, ausser er hat 0° Kelvin, aber das geht sowieso nicht. Der Knackpunkt ist die spektrale Verteilung!
100% ACK. Zum Beispiel kommt Glühende Kohle dem, was die Physik als "Schwarzen Körper" bezeichnet, ziemlich nahe.
Kann mir jemande bitte ine Antwort auf folgende Frage geben: Strahl ein schwarzer Heizkörper die Wärme besser ab als ein weißer?
Ich muss doch noch mal was schreiben: Ein Schwarzer Körper ist immer ein Schwarzer Körper, gleich welche Temperatur er hat. Jeder nicht schwarze Körper verändert seine Farbe mit der Temperatur. Da die "Farbe" eine Eigenschaft ist, die aus den Energiespektren der Elektronenhüllen kommt, verschwindet die Farbe, wenn die Elektronenhülle sich auflöst, also bei entsprechend hoher Temperatur. Der Schwarze Körper hat also die Eigenschaft, dass sein Strahlungsspektrum exakt der Strahlungsgleichung genügt: per definitionem.
Will man nun einen wirklich Schwarzen Körper herstellen, so muss man die Elektronenspektren wegbekommen. Das funktioniert am besten, wenn man gar keine hat. Also macht man einen Trick: Aus der Symmetrie der Maxwellchen Gleichungen folgt, dass "Etwas" von seinem "Gegenteil" nur durch einen Phasenfaktor in der Beobachtung zu unterscheiden ist. Zum Beispiel: ein in der Mitte durchgezwickter Draht, im nichts platziert, in den man elektrische Energie einspeist, ist eine Antenne, die genau so funktioniert wie ihre Inversion, also eine metallische Platte, in die ein Schlitz hineingeschnitten ist. (Das Bild ist nicht ganz perfekt, denn eigentlich ist die Inversion ein Raum, in dem eine lange Bohrung ist). Jedenfalls kann man so erklären, warum ein aus Blech bestehender Schaltschrank mit einem kleinen Schlitz an der Tür genau so strahlt, als bestünde er aus Kunststoff und innen drin wäre eine Antenne. Deshalb macht man an die Türspalte kleine Kontaktefedern, die den Spalt schließen. (Soviel zur praktischen Anwendung des schwarzen Strahlers)
Der Trick beim schwarzen Körper ist nun, dass man ihn in "nichts" verwandelt.
Man nimmt zum Beispiel ein Stück Graphit, macht innendrinn eine Kammer, bohrt ein kleines Loch nach aussen und schaut nun in die Kammer hinein. Die ist jetzt absolut schwarz. (Ich habe mir eine solche Kammer schon mal gebaut und sie auch mit hintereinanderstehenden Blenden versehen und dann innen berußt und dann mit dem Mikroskop hineingesehen. Das ist echt Wahnsinn: Man leuchtet mit einer Lampe auf eine geschwärzte Fläche die spiegelt wie ein schwarzer Schuh und mittendrin ein Fleck mit einer Schwärze, die einfach schwarz ist, nur schwarz, trotz Mikroskop. Einen ähnlichen Effekt habe ich auch mal gesehen bei einer dicke, gelben Schmetterlingsraupe, die schwarze Flecke hatte, gebildet durch mini kleine Pyramiden, die alles verschluckt haben. (Den akustischen Effekt hat man im Schalltoten Raum))
Wenn man nun den Graphitblock gleichmäßig aufheizt, so bildet sich im Innern ein Strahlungsfeld, das genau im thermischen Gleichgewicht steht. Und durch das Loch kommt diese Strahlung dann nach außen und kann vermessen werden.
Somit strahlt ein schwarzer Körper so, dass man aus seiner Farbe die Temperatur bestimmen kann.
Das gilt natürlich nur bis zu den Frequenzen, respektive Energien, zu denen die Strahlung die Graphitwandung überhaupt noch wahrnimmt. Für höhere Energien existiert der Hohlraum überhaupt nicht, da keine Wände wahrgenommen werden, sondern beispielsweise Atome, Kerne, Elementarteilchen usw, hier kann man es so weit treibe, bis jede Diskussion sinnlos ist.
Das ist ein schwarzer Körper, so wie ich ihn "verstehe".
Ein schwarzer Heizkörper strahlt die Wärme besser ab, als ein weißer, sieht aber weniger gut aus. Außerdem nimmt er die sichtbare Strahlung auf, da er ja ca 6000° warm sein müsste, um die Farbe des Sonnenlichts anzunehmen.
Das Problem der Farbe kann man sich folgendermaßen verdeutlichen: Wir empfinden als Farbe die Tatsache, dass eine Lichtquelle nicht das gewohnte Spektrum des Sonnenlichtes hat. Das kommt entweder daher, dass das Sichtbare selbst strahlt, aber mit einem begrenzten Spektrum, oder dass ankommendes Licht nur zu Teil reflektiert wird. (Mischform: z.B.Fluoreszenz)
Somit kann man das Problem zurückführen auf die Fragestellung: ist die Grenzfläche ein Spiegel. Wenn nein, wissen wir, dass hinter der Grenzfläche eine bestimmte Temperatur ist. Wenn ja, wissen wir es nicht!
Es gibt sogar ein sehr altes Messinstrument, das genau auf diesem Prinzip funktioniert: Das Fettfleckphotometer.
Wir teilen den Raum in zwei Teilräume, indem wir eine Trennwand einführen, die keine andere Aufgabe hat, als den Quantenfluss durch die Wand zu messen. Dazu nehmen wir ein Stück Pergament, das wir mit Fett transparent gemacht haben.
Dann erzeugen wir in jeder Raumhälfte elektromagnetische Strahlung mit Hilfe einer Kerze und können nun sofort sehen, von welcher Seite mehr Quanten ankommen.
So wird es mit einer transparenten Fläche gemacht.
Hat man aber eine nicht transparente Fläche zur Trennung, so verspiegelt man diese auf einer Seite und schwärzt sie auf der anderen. Sobald nun die elektromagnetische Strahlung ankommt, entsteht aufgrund der Impulserhaltung der geschluckten respektive reflektierten Photonen eine Kraft die gemessen werden kann, z.B. in Christbaumkugeln mit Drehspiegeln.
Das alles hängt zusammen mit dem Begriff des Schwarzen Körpers.
Und noch ein Hinweis:
Die Strahlung in einem Hohlraum ist unabhängig davon, ob die Wände schwarz oder verspiegelt sind. Den Unterschied merkt man erst, wenn man die Strahlung messen will, das heißt, wenn man ein Stück von der Wand wegnimmt. Aber lassen wir sie ganz.
Dann können wir nicht unterscheiden, ob die Strahlung zwischen den Wänden gespiegelt wird oder einfach ein Ausschnitt ist aus einer Welle, die nach außen weiter fortläuft. Genau das macht die Fourieranalyse: Sie analysiert das Spektrum innerhalb eines festen Abstandes und kümmert sich überhaupt nicht um die Frage, was außerhalb ist. Sie setzt einfach voraus, dass es außerhalb periodisch weitergeht. Kommt es aber durch eine kleinen Fehler in der Bestimmung der Periode zu einem Sprung in der Periodischen Fortsetzung, so sagt die Fouriertransformation uns einfach, dass es so aussieht, als gäbe es auch die hohen Frequenzanteile. Es ist nun unsere Aufgabe, durch weitere Randbedingungen festzustellen (wie zum Beispiel die verfügbare Energie), welche Möglichkeit richtig ist und unsere Periode entsprechend anzupassen. Das ist der sogenannte Alias-Effekt. Insofern gehört dieser Abschnitt eigentlich gar nicht hier hin, sondern zur Fouriertransformation/Analyse. Dann wüßte aber keiner, was das mit dem Schwarzen Körper zu tun hat.
Das war natürlich jetzt ein sehr monologischer Diskussionsbeitrag, aber es ist jedem freigestellt, ihn in kleine Häppchen zu zerteilen und zu damit zu tun, was ihm genehm ist.
RaiNa 11:34, 3. Feb 2004 (CET)
Schwarzer Heizkörper
Herzlichen Dank für den Beitrag!! Das ist schon ein Problem, wenn ein Physiker einem Juristen etwas kompliziertes erklärt. Vive versa natürlich. Aber meine Frage ist beantwortet und ich hätte eine Wette verloren (die ich aber wohlweislich nicht eingegangen bin). Also: Danke und toll, dass es ein solches Forum gibt. Der Beitrag ist sicher für viele andere sehr interessant.
Nachtrag
Eine schwarze Heizung muss nicht besser heizen als eine weiße. Denn es ist die Infrarot-Strahlung, auf die es ankommt, nicht auf die sichtbare Farbe.
Also: eine weiße Heizung, die im Infraroten schwarz aussieht, heizt besser, als eine schwarze Heizung, die im Infraroten leuchtet. Deshalb sollte man Heizungen auch mit Heizungs-Farbe streichen; ich hoffe zumindest, dass dies der Grund für die Existenz der Spezialfarbe ist. Anton 01:55, 15. Feb 2004 (CET)
Stimmt im Grundsatz. Man geht einfach davon aus, dass im Sichtbaren absorbierende Flächen auch im langwelligeren absorbieren. (das wird wohl auch so sein, aber niemand wird eine berußte Fläche als Heizkörper in den Raum stellen.) Heizkörperfarbe hat die Eigenschaft, bei höherer Temperatur nicht zu vergilben: sie altert weniger als "normale" Farbe. Weiter sollte die Farbschicht möglichst dünn sein, da die Wärme vom Metall an die Oberfläche durch Wärmeleitung kommen muss und Isolatoren sind in der Regel schlechte Wärmeleiter. Mit jedem Lackieren wird die Heizung also schlechter.
Das Prinzip hilft also nur, falsche Wege zu vermeiden. Die Technologie ist in der Regel viel komplexer. RaiNa 11:33, 15. Feb 2004 (CET)
Noch ein Anmerkung:
Stellen wir uns vor, wir haben einen schwarzen Körper, hinter dem nichts ist als das leere Weltall. Dieses selbst strahlt mit der Temperatur der Hintergrundstrahlung, als ca 3°. Der Körper selbst habe die gleiche Temperatur. Dann ist er nicht sichtbar. Wird der Körper nun beleuchtet, so wird er sich erwärmen. Damit strahlt er nun mit einem andern Spektrum als der Hintergrund und wird so sichtbar. Der Körper reflektiert aber nicht das einfallende Licht. Er kann zum Beispiel mit einfarbigen Licht bestrahlt werden, dieses Licht wird völlig verschluckt und erhöht sein Temperatur. Nun wird die Einstrahlung wieder ausgeschaltet. Der Schwarze Körper strahlt nun mehr Energie ab als er empfängt und kühlt wieder ab. Das bedeutet nun folgendes: Ein schwarzer Körper unterscheidet sich vom Nichts dadurch, dass er den Durchgang von Strahlung behindert. Im thermischen Gleichgewicht ist er nicht sichtbar. RaiNa 16:23, 24. Feb 2004 (CET) Das heißt also folgendes:
Das Diagramm käme bei logharitmischer Darstellung der Strahldichte wahrscheinlich besser rüber 80.139.5.184 01:03, 1. Mär 2004 (CET)