Công Suất Bức Xạ Của Vật đen Hoàn Toàn. Bức Xạ Vật đen

Có thể bạn quan tâm

Mật độ quang phổ vật đen là một hàm phổ của bước sóng và nhiệt độ. Điều này có nghĩa là thành phần quang phổ và năng lượng bức xạ của vật đen hoàn toàn không phụ thuộc vào bản chất của vật thể đó.

Công thức (1.1) và (1.2) cho thấy rằng khi biết mật độ bức xạ quang phổ và tích phân của vật đen tuyệt đối, người ta có thể tính toán chúng cho bất kỳ vật nào không phải vật đen nếu biết hệ số hấp thụ của vật đen, hệ số này phải được xác định bằng thực nghiệm.

Nghiên cứu đã dẫn đến các định luật sau về bức xạ vật đen.

1. Định luật Stefan - Boltzmann: Mật độ bức xạ tích phân của vật đen hoàn toàn tỷ lệ với lũy thừa thứ tư của nhiệt độ tuyệt đối của nó

Độ lớn σ triệu tập Stefan không đổi- Boltzmann:

σ = 5,6687 · 10 -8 J · m - 2 · s - 1 · K - 4.

Năng lượng phát ra theo thời gian t một người đen có bề mặt tỏa sáng Sở nhiệt độ không đổi T,

W = σT 4 St

Nếu nhiệt độ cơ thể thay đổi theo thời gian, tức là T = T(t), sau đó

Định luật Stefan-Boltzmann chỉ ra một cực kỳ tăng trưởng nhanh công suất bức xạ với nhiệt độ tăng dần. Ví dụ, khi nhiệt độ tăng từ 800 lên 2400 K (tức là từ 527 lên 2127 ° C), bức xạ của vật đen hoàn toàn tăng 81 lần. Nếu một cơ thể hoàn toàn đen được bao quanh bởi một môi trường có nhiệt độ T 0, khi đó mắt sẽ tự hấp thụ năng lượng do môi trường phát ra.

Trong trường hợp này, sự khác biệt giữa công suất của bức xạ phát ra và bức xạ hấp thụ có thể được biểu thị gần đúng bằng công thức

U = σ (T 4 - T 0 4)

Định luật Stefan - Boltzmann không áp dụng cho các vật thể thực, vì các quan sát cho thấy sự phụ thuộc phức tạp hơn R về nhiệt độ, cũng như về hình dạng của cơ thể và trạng thái bề mặt của nó.

2. Quy luật chuyển vị của Rượu. Bước sóng λ 0, cái nào chiếm tối đa mật độ quang phổ bức xạ vật đen, tỷ lệ nghịch với nhiệt độ cơ thể tuyệt đối:

λ 0 = hoặc là λ 0 Т = b.

Hằng số b, triệu tập hằng số của định luật Wien, bằng b = 0,0028978 m K ( λ tính bằng mét).

Do đó, khi nhiệt độ tăng, không chỉ tổng bức xạ tăng lên mà còn thay đổi sự phân bố năng lượng trên phổ. Ví dụ, ở nhiệt độ cơ thể thấp, chủ yếu nghiên cứu tia hồng ngoại, và khi nhiệt độ tăng, bức xạ trở nên đỏ, cam và cuối cùng là màu trắng. Trong bộ lễ phục. Hình 2.1 cho thấy các đường cong thực nghiệm của sự phân bố năng lượng bức xạ của vật đen hoàn toàn trên các bước sóng ở các nhiệt độ khác nhau: từ chúng có thể thấy rằng cực đại của mật độ bức xạ phổ khi nhiệt độ tăng dần dịch chuyển theo hướng sóng ngắn.

3. Định luật Planck. Định luật Stefan - Boltzmann và định luật dịch chuyển Wien không giải quyết được vấn đề chính là mật độ quang phổ của bức xạ trên mỗi bước sóng trong quang phổ của vật đen hoàn toàn ở nhiệt độ bao nhiêu. T.Để làm điều này, bạn cần cài đặt sự phụ thuộc chức năng và từ λ và T.

Dựa trên ý tưởng về bản chất liên tục của sự phát sóng điện từ và quy luật phân bố năng lượng đều theo bậc tự do (được áp dụng trong vật lý cổ điển), người ta đã thu được hai công thức về mật độ quang phổ và bức xạ của vật đen tuyệt đối. phần thân:

1) Công thức Wien

ở đâu Một và b- các giá trị không đổi;

2) Công thức Rayleigh-Jeans

u λТ = 8πkT λ - 4,

ở đâu k là hằng số Boltzmann. Kiểm chứng bằng thực nghiệm đã chỉ ra rằng đối với một nhiệt độ nhất định, công thức của Wien là đúng đối với sóng ngắn (khi λТ rất ít và mang lại sự hội tụ kinh nghiệm rõ nét trong lĩnh vực này sóng dài... Công thức Rayleigh-Jeans hóa ra đúng cho sóng dài và hoàn toàn không áp dụng cho sóng ngắn (Hình 2.2).

Do đó, vật lý cổ điển hóa ra không thể giải thích được quy luật phân bố năng lượng trong phổ bức xạ của một vật đen hoàn toàn.

Để xác định loại chức năng u λТ cần những ý tưởng hoàn toàn mới về cơ chế phát xạ ánh sáng. Năm 1900 M. Planck đưa ra giả thuyết rằng Sự hấp thụ và phát xạ năng lượng bức xạ điện từ của các nguyên tử và phân tử chỉ có thể xảy ra trong các "phần" riêng biệt,được gọi là lượng tử năng lượng. Lượng tử năng lượng ε tỷ lệ với tần số bức xạ v(tỷ lệ nghịch với bước sóng λ ):

ε = hv = hc / λ

Tỷ lệ khung hình h = 6,625 10 -34 J s và được gọi là Hằng số của Planck. Trong phần nhìn thấy của quang phổ đối với bước sóng λ = 0,5 μm, giá trị của lượng tử năng lượng là:

ε = hc / λ = 3,79 · 10 -19 J · s = 2,4 eV

Dựa trên giả định này, Planck đã thu được một công thức cho u λТ:

(2.1)

ở đâu k- Hằng số Boltzmann, Với- tốc độ ánh sáng trong chân không. l Đường cong tương ứng với chức năng (2.1) cũng được thể hiện trong Hình. 2.2.

Từ định luật Planck (2.11) ta thu được định luật Stefan - Boltzmann và định luật chuyển vị Wien. Thật vậy, đối với mật độ bức xạ tích hợp, chúng tôi thu được

Tính toán sử dụng công thức này cho kết quả trùng với giá trị thực nghiệm của hằng số Stefan - Boltzmann.

Định luật chuyển vị Wien và hằng số của nó có thể nhận được từ công thức Planck bằng cách tìm giá trị cực đại của hàm u λТ, mà đạo hàm của u λТ trên λ , và bằng không. Kết quả tính toán trong công thức:

(2.2)

Tính toán hằng số b công thức này cũng cho kết quả trùng với giá trị thực nghiệm của hằng số Wien.

Hãy xem xét các ứng dụng quan trọng nhất của định luật bức xạ nhiệt.

MỘT. Các nguồn ánh sáng nhiệt. Hầu hết các nguồn sáng nhân tạo là các bộ phát nhiệt (đèn điện sợi đốt, đèn hồ quang thông thường, v.v.). Tuy nhiên, những nguồn sáng này không đủ kinh tế.

Trong § 1, người ta nói rằng mắt chỉ nhạy cảm với một phần rất hẹp của quang phổ (từ 380 đến 770 nm); tất cả các sóng khác không có cảm giác thị giác. Độ nhạy tối đa của mắt tương ứng với bước sóng λ = 0,555 μm. Dựa trên đặc tính này của mắt, cần phải yêu cầu từ nguồn sáng sự phân bố năng lượng như vậy trong quang phổ, tại đó mật độ quang phổ cực đại của bức xạ sẽ giảm bằng bước sóng λ = 0,555 μm hoặc gần. Nếu chúng ta lấy một vật đen hoàn toàn làm nguồn như vậy, thì theo định luật dịch chuyển Wien, chúng ta có thể tính được nhiệt độ tuyệt đối của nó:

ĐẾN

Do đó, nguồn sáng nhiệt có lợi nhất nên có nhiệt độ 5200 K, tương ứng với nhiệt độ của bề mặt mặt trời. Sự trùng hợp này là kết quả của sự thích nghi sinh học giữa thị giác của con người với sự phân bố năng lượng trong quang phổ. bức xạ năng lượng mặt trời... Nhưng ngay cả nguồn sáng này hiệu quả(tỷ lệ giữa năng lượng của bức xạ nhìn thấy với tổng năng lượng của tất cả các bức xạ) sẽ nhỏ. Đồ họa trong Hình. 2.3 yếu tố này được thể hiện bằng tỷ lệ diện tích S 1 và S; Quảng trường S 1 biểu thị năng lượng bức xạ của vùng khả kiến của quang phổ, S- tất cả năng lượng bức xạ.

Tính toán cho thấy ở nhiệt độ khoảng 5000-6000 K, hiệu suất ánh sáng chỉ đạt 14-15% (đối với vật đen tuyệt đối). Ở nhiệt độ của các nguồn sáng nhân tạo hiện có (3000 K), hiệu suất này chỉ đạt khoảng 1-3%. "Công suất phát sáng" thấp như vậy của bộ phát nhiệt được giải thích là do trong quá trình chuyển động hỗn loạn của các nguyên tử và phân tử, không chỉ các sóng ánh sáng (nhìn thấy) bị kích thích mà còn các sóng điện từ khác không có tác dụng ánh sáng lên mắt. Do đó, không thể bắt buộc cơ thể chỉ phát ra những sóng mà mắt nhạy cảm một cách có chọn lọc: những sóng không nhìn thấy nhất thiết phải phát ra.

Điều quan trọng nhất của nguồn ánh sáng nhiệt độ hiện đại là đèn điện sợi đốt với dây tóc vonfram... Điểm nóng chảy của vonfram là 3655 K. Tuy nhiên, đun nóng dây tóc ở nhiệt độ trên 2500 K là rất nguy hiểm, vì vonfram ở nhiệt độ này bị phun rất nhanh và dây tóc bị phá hủy. Để giảm sự phóng xạ của dây tóc, người ta đề xuất cho vào đèn các khí trơ (argon, xenon, nitơ) ở áp suất khoảng 0,5 atm. Điều này làm cho nó có thể tăng nhiệt độ của dây tóc lên 3000-3200 K. Ở những nhiệt độ này, mật độ bức xạ phổ cực đại nằm trong dải bước sóng hồng ngoại (khoảng 1,1 micrômét), vì vậy tất cả các đèn sợi đốt hiện đại có hiệu suất cao hơn một chút 1%.

B. Phép đo quang học. Các định luật về bức xạ của vật đen nêu trên cho phép xác định nhiệt độ của vật này nếu biết bước sóng λ 0 tương ứng với mức tối đa u λТ(theo định luật Wien), hoặc nếu đã biết giá trị của mật độ bức xạ tích hợp (theo định luật Stefan - Boltzmann). Các phương pháp xác định nhiệt độ cơ thể bằng bức xạ nhiệt của nó trong các cabin I phép đo quang học; chúng đặc biệt hữu ích khi đo nhiệt độ rất cao. Vì các định luật nói trên chỉ áp dụng cho vật thể đen hoàn toàn, nên phép đo quang học dựa trên chúng cho kết quả tốt đẹp chỉ khi đo nhiệt độ của các vật gần đặc tính của chúng mới có màu đen tuyệt đối. Trong thực tế, đây là những lò nhà máy, phòng thí nghiệm lò nung, lò hơi, v.v ... Hãy xem xét ba cách để xác định nhiệt độ của bộ tản nhiệt:

Một. Một phương pháp dựa trên định luật chuyển vị Wien. Nếu chúng ta biết bước sóng tại đó mật độ bức xạ quang phổ cực đại rơi vào, thì nhiệt độ cơ thể có thể được tính theo công thức (2.2).

Đặc biệt, bằng cách này, nhiệt độ trên bề mặt Mặt trời, các ngôi sao, v.v. được xác định.

Đối với cơ thể không đen, phương pháp này không cho nhiệt độ cơ thể thực sự; nếu có một cực đại trong phổ phát xạ và chúng tôi tính toán T Theo công thức (2.2), phép tính cho chúng ta nhiệt độ của vật đen hoàn toàn, có phân bố năng lượng gần như giống nhau trong quang phổ với vật thể thử nghiệm. Trong trường hợp này, sắc độ của bức xạ của vật đen hoàn toàn sẽ giống với sắc độ của bức xạ được khảo sát. Nhiệt độ cơ thể này được gọi là nhiệt độ màu.

Nhiệt độ màu của dây tóc đèn nóng sáng là 2700-3000 K, rất gần với nhiệt độ thực của nó.

b. Phương pháp bức xạ để đo nhiệt độ dựa trên phép đo mật độ bức xạ tích phân của cơ thể R và tính toán nhiệt độ của nó theo định luật Stefan - Boltzmann. Các dụng cụ tương ứng được gọi là nhiệt kế bức xạ.

Đương nhiên, nếu vật thể phát xạ không phải là vật đen tuyệt đối, thì nhiệt kế bức xạ sẽ không cung cấp nhiệt độ thực của vật thể, nhưng sẽ hiển thị nhiệt độ của vật thể đen hoàn toàn tại đó mật độ bức xạ tích phân của vật thể sau bằng bức xạ tích phân. mật độ của cơ thể thử nghiệm. Nhiệt độ cơ thể này được gọi là sự bức xạ, hoặc là năng lượng, nhiệt độ.

Trong số những nhược điểm của nhiệt kế bức xạ, chúng tôi chỉ ra khả năng không thể sử dụng nó để xác định nhiệt độ của các vật thể nhỏ, cũng như ảnh hưởng của môi trường giữa vật thể và nhiệt kế kế hấp thụ một phần bức xạ.

v. TÔI LÀ phương pháp phát sáng để xác định nhiệt độ. Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên sự so sánh trực quan giữa độ sáng của dây tóc nóng sáng của đèn nhiệt kế với độ sáng của hình ảnh của thân đèn đốt thử nghiệm. Thiết bị là một kính thiên văn với một đèn điện đặt bên trong, chạy bằng pin. Mức độ bình đẳng quan sát trực quan qua bộ lọc đơn sắc được xác định bằng sự biến mất của hình ảnh của sợi so với nền của hình ảnh của thân sợi đốt. Sự phát sáng của dây tóc được điều chỉnh bởi một bộ lưu biến, và nhiệt độ được xác định bằng thang đo của ampe kế, được hiệu chuẩn trực tiếp với nhiệt độ.

Hiệu ứng ảnh

Hiệu ứng quang điện được phát hiện vào năm 1887 bởi nhà vật lý người Đức G. Hertz và được AG Stoletov nghiên cứu bằng thực nghiệm vào năm 1888–1890. Phần lớn nghiên cứu đầy đủ hiện tượng hiệu ứng quang điện được F. Lenard thực hiện vào năm 1900. Vào thời điểm này, electron đã được phát hiện (1897, J. Thomson), và rõ ràng là hiệu ứng quang điện (hay chính xác hơn là hiệu ứng quang bên ngoài ) bao gồm sự tách các electron ra khỏi chất dưới tác dụng của ánh sáng tới đối với anh ta.

Sơ đồ thiết lập thí nghiệm để nghiên cứu hiệu ứng quang điện được trình bày trong Hình. một.

Cơm. một

Trong các thí nghiệm, chúng tôi sử dụng một hình trụ chân không bằng thủy tinh với hai điện cực kim loại, bề mặt của chúng được làm cẩn thận

đã xóa. Một số điện áp đã được áp dụng cho các điện cực U, cực của nó có thể được thay đổi bằng cách sử dụng chìa khóa kép... Một trong các điện cực (catốt K) qua cửa sổ thạch anh được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ nhất định. Với thông lượng ánh sáng không đổi, người ta đo được sự phụ thuộc của cường độ dòng quang tôi từ hiệu điện thế đặt vào. Trong bộ lễ phục. 2 cho thấy các đường cong điển hình của sự phụ thuộc này thu được đối với hai giá trị của cường độ của thông lượng ánh sáng tới catốt.

Các đường cong chứng tỏ rằng ở điện áp dương đủ cao tại anot A, dòng quang đạt tới bão hòa, vì tất cả các electron bị ánh sáng kéo ra khỏi catot đều đến được anot. Các phép đo cẩn thận đã chỉ ra rằng dòng điện bão hòa tôi n tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng tới. Khi điện áp cực dương là âm, điện trường giữa cực âm và cực dương, các êlectron bị giảm tốc. Anot chỉ có thể đạt tới cực dương bởi những electron có động năng vượt quá | EU| Nếu điện áp anốt nhỏ hơn - U s, dòng quang dừng. Đo lường U s, bạn có thể xác định động năng cực đại của quang điện tử: ( mυ 2 / 2)tối đa = EU S

Cơm. một

Trước sự ngạc nhiên của các nhà khoa học, độ lớn U s hóa ra không phụ thuộc vào cường độ của thông lượng ánh sáng tới. Các phép đo cẩn thận đã chỉ ra rằng điện thế chặn tăng tuyến tính khi tần số ν của ánh sáng tăng lên (Hình 3).

Nhiều nhà thí nghiệm đã thiết lập các định luật cơ bản sau đây về hiệu ứng quang điện:

1. Động năng cực đại của quang điện tử tăng tuyến tính khi tần số ánh sáng tăng ν và không phụ thuộc vào cường độ của nó.

2. Đối với mỗi chất có một cái gọi là viền đỏ của hiệu ứng quang điện, tức là tần số nhỏ nhất ν min, tại đó vẫn có thể xảy ra hiệu ứng quang điện ngoài.

3. Số êlectron bị ánh sáng bật ra khỏi catốt trong 1 s tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng.

4. Hiệu ứng quang điện thực tế là không quán tính, dòng quang điện xuất hiện ngay sau khi bắt đầu chiếu sáng catốt, với điều kiện tần số ánh sáng ν> ν min.

Tất cả những quy luật này của hiệu ứng quang điện về cơ bản mâu thuẫn với những ý tưởng của vật lý cổ điển về sự tương tác của ánh sáng với vật chất. Theo khái niệm sóng, khi tương tác với một sóng ánh sáng điện từ, một điện tử sẽ phải tích lũy dần năng lượng, và sẽ mất một thời gian đáng kể, tùy thuộc vào cường độ ánh sáng, để điện tử tích lũy đủ năng lượng để bay ra khỏi cực âm. Các tính toán cho thấy thời gian này lẽ ra phải được tính bằng phút hoặc giờ. Tuy nhiên, kinh nghiệm cho thấy các quang điện tử xuất hiện ngay sau khi bắt đầu chiếu sáng catốt. Trong mô hình này, người ta cũng không thể hiểu được sự tồn tại của viền đỏ của hiệu ứng quang điện. Lý thuyết sóng của ánh sáng không thể giải thích sự độc lập của năng lượng của quang điện tử với cường độ của thông lượng ánh sáng và tỷ lệ của cực đại động năng tần số của ánh sáng.

Do đó, lý thuyết điện từ của ánh sáng đã không thể giải thích những mô hình này.

A. Einstein đã tìm ra một lối thoát vào năm 1905. Một giải thích lý thuyết về các quy luật quan sát được của hiệu ứng quang điện được Einstein đưa ra trên cơ sở giả thuyết của M. Planck rằng ánh sáng được phát ra và hấp thụ bởi một số phần nhất định, và năng lượng của mỗi phần phần được xác định bởi công thức E = hν, ở đâu h Planck là hằng số. Einstein đã thực hiện bước tiếp theo trong sự phát triển của các khái niệm lượng tử. Anh ấy kết luận rằng ánh sáng có cấu trúc không liên tục (rời rạc). Sóng điện từ bao gồm các phần riêng biệt - lượng tử sau đó được đặt tên photon... Khi tương tác với vật chất, một photon hoàn toàn chuyển toàn bộ năng lượng của nó hν thành một electron. Một phần của năng lượng này có thể bị tiêu tán bởi một điện tử khi va chạm với các nguyên tử của vật chất. Ngoài ra, một phần năng lượng của electron được dùng để vượt qua hàng rào thế năng ở mặt phân cách chân không - kim loại. Muốn vậy, electron phải thực hiện công thoát Một ra tùy thuộc vào tính chất của vật liệu làm catốt. Động năng cao nhất mà một quang điện tử phóng ra khỏi catốt có thể có được xác định theo định luật bảo toàn năng lượng:

Công thức này thường được gọi là phương trình Einstein cho hiệu ứng quang điện.

Với sự trợ giúp của phương trình Einstein, có thể giải thích tất cả các quy luật của hiệu ứng quang điện ngoài. Phương trình Einstein ngụ ý sự phụ thuộc tuyến tính của động năng cực đại vào tần số và sự độc lập với cường độ ánh sáng, sự tồn tại của đường viền màu đỏ và tính quán tính của hiệu ứng quang điện. Tổng số các quang điện tử rời khỏi bề mặt catốt trong 1 s phải tỷ lệ với số photon tới trên bề mặt trong cùng một thời gian. Do đó, dòng điện bão hòa phải tỷ lệ thuận với cường độ của quang thông. Câu lệnh này được gọi là định luật Stoletov.

Theo phương trình Einstein, tiếp tuyến của hệ số góc của đường thẳng biểu thị sự phụ thuộc của thế khóa U s từ tần số ν (Hình 3), bằng tỷ số của hằng số Planck hđiện tích electron e:

Điều này cho phép người ta xác định bằng thực nghiệm giá trị của hằng số Planck. Các phép đo như vậy được R. Millikan thực hiện vào năm 1914 và đã cho thấy sự đồng ý tốt với giá trị mà Planck tìm thấy. Các phép đo này cũng giúp xác định chức năng làm việc MỘT:

ở đâu C Là tốc độ ánh sáng, λ cr là bước sóng ứng với viền đỏ của hiệu ứng quang điện.

Hầu hết các kim loại đều có chức năng làm việc MỘT là vài electron vôn (1 eV = 1,602 · 10 -19 J). Trong vật lý lượng tử, electron vôn thường được dùng làm đơn vị đo năng lượng. Giá trị của hằng số Planck, được biểu thị bằng electron-vôn trên giây, là h= 4,136 · 10 -15 eV · s.

Trong số các kim loại ít công việc nhất cửa hàng có các yếu tố kiềm. Ví dụ, natri MỘT= 1,9 eV, ứng với viền đỏ của hiệu ứng quang điện λ cr ≈ 680 nm. Do đó, các hợp chất kim loại kiềm được sử dụng để tạo ra catốt trong tế bào quang điện được thiết kế để ghi lại ánh sáng nhìn thấy.

Vì vậy, các định luật của hiệu ứng quang điện chỉ ra rằng ánh sáng, khi phát ra và hấp thụ, hoạt động giống như một dòng hạt, được gọi là photon hay lượng tử ánh sáng.

Vì vậy, lý thuyết ánh sáng, sau khi hoàn thành một cuộc cách mạng kéo dài hai thế kỷ, một lần nữa quay trở lại khái niệm hạt ánh sáng - tiểu thể.

Nhưng đây không phải là sự trở lại cơ học đối với lý thuyết phân tử của Newton. Vào đầu thế kỷ 20, rõ ràng ánh sáng có bản chất kép. Khi ánh sáng lan tỏa, tính chất sóng(giao thoa, nhiễu xạ, phân cực), và khi tương tác với vật chất - phân tử (hiệu ứng quang điện). Bản chất kép này của ánh sáng được gọi là thuyết nhị nguyên sóng-hạt. Sau đó, bản chất kép được phát hiện đối với electron và các hạt cơ bản khác. Vật lý cổ điển không thể cho một mô hình trực quan sự kết hợp của các thuộc tính sóng và tiểu thể của các đối tượng vi mô. Chuyển động của các vật thể vi mô không bị chi phối bởi các định luật cơ học cổ điển của Newton, mà bởi các định luật cơ học lượng tử. Lý thuyết về bức xạ vật đen, do M. Planck phát triển, và lý thuyết lượng tử về hiệu ứng quang điện của Einstein là nền tảng của khoa học hiện đại này.

Ngoài hiệu ứng quang bên ngoài mà chúng ta đã xem xét (thường được gọi đơn giản là hiệu ứng quang), còn có một hiệu ứng quang bên trong quan sát được trong chất điện môi và chất bán dẫn. Nó bao gồm sự phân bố lại các electron do tác động của ánh sáng. mức năng lượng... Trong trường hợp này, các electron được giải phóng trong toàn bộ khối lượng.

Hoạt động của cái gọi là quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện bên trong. Số lượng sóng mang dòng điện được tạo ra tỷ lệ thuận với sự cố quang thông... Do đó, quang trở được sử dụng cho mục đích trắc quang. Chất bán dẫn đầu tiên có ứng dụng cho những mục đích này là selen.

Cơm. 2

Trong khu vực của p-n chuyển tiếp hoặc trên mép của kim loại có chất bán dẫn, có thể quan sát thấy hiệu ứng quang điện van. Nó bao gồm sự xuất hiện của một suất điện động (photo-emf) dưới tác dụng của ánh sáng. Trong bộ lễ phục. 173 cho thấy hành vi của thế năng của các electron (đường liền nét) và lỗ trống (đường đứt nét) trong vùng p-n sự chuyển tiếp. Các sóng mang nhỏ cho khu vực này (các điện tử trong R-đa và lỗ trong n-areas), đã phát sinh dưới ảnh hưởng của ánh sáng, đi qua quá trình chuyển đổi. Kết quả là, trong P-Khu vực tích tụ một điện tích dương dư thừa, trong n-areas - điện tích âm dư thừa. Điều này dẫn đến sự xuất hiện của một điện áp đặt vào đường giao nhau, đó là lực quang điện động. Đặc biệt, hiệu ứng này được sử dụng trong việc tạo ra các tấm pin mặt trời.

Khái niệm "vật thể đen hoàn toàn" được đưa ra bởi nhà vật lý người Đức Gustav Kirchhoff vào giữa thế kỷ 19. Sự cần thiết phải đưa ra một khái niệm như vậy gắn liền với sự phát triển của lý thuyết bức xạ nhiệt.

Vật thể đen hoàn toàn là vật thể lý tưởng có khả năng hấp thụ tất cả các bức xạ điện từ chiếu vào nó trong tất cả các dải bước sóng và không phản xạ bất cứ thứ gì.

Do đó, năng lượng của bất kỳ bức xạ tới nào được truyền hoàn toàn vào vật đen và được chuyển thành năng lượng bên trong của nó. Đồng thời với sự hấp thụ, vật đen cũng phát ra bức xạ điện từ và mất đi năng lượng. Hơn nữa, sức mạnh của bức xạ này và khả năng lưu giữ phổ của nó chỉ được xác định bởi nhiệt độ của vật đen. Chính nhiệt độ của vật đen quyết định lượng bức xạ mà nó phát ra trong các dải hồng ngoại, khả kiến, tử ngoại và các phạm vi khác. Do đó, cơ thể màu đen, mặc dù tên của nó, với đủ nhiệt độ cao sẽ phát ra trong phạm vi nhìn thấy được và có màu sắc trực quan. Mặt trời của chúng ta là một ví dụ về một vật thể bị nung nóng đến nhiệt độ 5800 ° C, trong khi có các đặc tính gần với vật đen.

Vật đen tuyệt đối không tồn tại trong tự nhiên, do đó một mô hình được sử dụng cho các thí nghiệm trong vật lý. Thông thường nó là một khoang kín với một cửa vào nhỏ. Bức xạ đi qua lỗ này bị các bức tường hấp thụ hoàn toàn sau nhiều lần phản xạ. Không một phần bức xạ nào đi vào lỗ không bị phản xạ lại từ nó - điều này tương ứng với định nghĩa về vật đen (hấp thụ hoàn toàn và không phản xạ). Trong trường hợp này, khoang có bức xạ riêng tương ứng với nhiệt độ của nó. Vì bức xạ nội tại của các thành bên trong khoang cũng thực hiện một số lượng lớn các hấp thụ và phát xạ mới, nên có thể nói rằng bức xạ bên trong khoang ở trạng thái cân bằng nhiệt động lực học với các thành. Các đặc tính của bức xạ cân bằng này chỉ được xác định bởi nhiệt độ của khoang (vật đen): năng lượng bức xạ tổng (ở mọi bước sóng) theo định luật Stefan-Boltzmann, và sự phân bố năng lượng bức xạ trên các bước sóng được mô tả bằng công thức Planck .

Không có cơ thể hoàn toàn đen trong tự nhiên. Có những ví dụ về các cơ thể chỉ có đặc điểm gần nhất với màu đen tuyệt đối. Ví dụ, bồ hóng có thể hấp thụ tới 99% ánh sáng chiếu vào nó. Rõ ràng, độ nhám bề mặt cụ thể của vật liệu cho phép phản xạ được giữ ở mức tối thiểu. Thông qua nhiều phản xạ sau đó là hấp thụ mà chúng ta nhìn thấy các vật thể có màu đen như nhung đen.

Có lần tôi đã gặp một vật thể rất gần với cơ thể màu đen tại xưởng sản xuất lưỡi dao cạo Gillette ở St.Petersburg, nơi tôi có cơ hội làm việc ngay cả trước khi chụp ảnh nhiệt. Lưỡi dao cạo hai mặt cổ điển Quy trình công nghệ thu thập trên "dao" lên đến 3000 lưỡi trong một gói. Bề mặt bên Bao gồm nhiều lưỡi sắc bén ép chặt vào nhau, nó có màu đen nhung, mặc dù mỗi lưỡi thép riêng lẻ có một cạnh thép được mài sáng bóng. Khối lưỡi để lại trên bệ cửa sổ trong trời nắng, có thể nóng lên đến 80 ° C. Đồng thời, các lưỡi dao riêng lẻ thực tế không được làm nóng, vì chúng phản xạ hầu hết các bức xạ. Các ren trên bu lông và đinh tán có hình dạng bề mặt tương tự nhau, độ phát xạ của chúng cao hơn trên bề mặt nhẵn... Tính chất này thường được sử dụng trong điều khiển ảnh nhiệt của thiết bị điện.

Các nhà khoa học đang nghiên cứu để tạo ra vật liệu có đặc tính gần với vật liệu của vật đen. Ví dụ, đã đạt được những kết quả đáng kể trong phạm vi độ dài quang học. Năm 2004, một hợp kim của niken và phốt pho đã được phát triển ở Anh, là một lớp phủ vi xốp và có độ phản xạ 0,16-0,18%. Vật liệu này đã được ghi vào sách kỷ lục Guinness là vật liệu đen nhất thế giới. Năm 2008, các nhà khoa học Mỹ đã lập một kỷ lục mới - lớp màng mỏng mà họ trồng, bao gồm các ống carbon thẳng đứng, gần như hấp thụ hoàn toàn bức xạ, phản xạ nó giảm 0,045%. Đường kính của một ống như vậy là từ mười nanomet và chiều dài từ mười đến vài trăm micromét. Vật liệu được tạo ra có cấu trúc lỏng lẻo, mịn như nhung và bề mặt nhám.

Mỗi thiết bị hồng ngoại được hiệu chuẩn theo (các) mẫu BBT. Độ chính xác của phép đo nhiệt độ không bao giờ có thể tốt hơn độ chính xác của hiệu chuẩn. Vì vậy, chất lượng của hiệu chuẩn là rất quan trọng. Trong quá trình hiệu chuẩn (hoặc xác minh) với sự trợ giúp của bộ phát chuẩn, nhiệt độ từ toàn bộ dải đo của máy ảnh nhiệt hoặc máy đo nhiệt độ được tái tạo. Trong thực tế, các bộ phát nhiệt chuẩn được sử dụng dưới dạng mô hình của vật thể đen hoàn toàn thuộc các loại sau:

Các mô hình cơ thể màu đen ở bụng. Chúng có một khoang với một lỗ nhỏ vào. Nhiệt độ khoang được thiết lập, duy trì và đo với độ chính xác cao. Nhiệt độ cao có thể được tái tạo trong các bộ tản nhiệt như vậy.

Mô hình thân đen mở rộng hoặc phẳng. Có một trang web được vẽ bằng bố cục với hệ số cao bức xạ (hệ số phản xạ thấp). Nhiệt độ địa điểm được thiết lập, duy trì và đo với độ chính xác cao. Trong các bộ phát như vậy, nhiệt độ âm thấp có thể được tái tạo.

Khi tìm kiếm thông tin về các mẫu thân đen nhập khẩu, hãy sử dụng thuật ngữ "thân đen". Điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa kiểm tra, hiệu chuẩn và xác minh máy ảnh nhiệt. Các quy trình này được mô tả chi tiết trên trang web trong phần về máy ảnh nhiệt.

Tài liệu đã sử dụng: Wikipedia; TSB; Trung tâm Đào tạo Hồng ngoại (ITC); Hiệu chuẩn Fluke

Vật thể hoàn toàn đen được gọi như vậy vì nó hấp thụ tất cả các bức xạ chiếu vào nó (hay nói đúng hơn là vào nó), cả trong quang phổ khả kiến và xa hơn. Nhưng nếu cơ thể không nóng lên, năng lượng được tái phát trở lại. Bức xạ này, do vật đen phát ra, đang được quan tâm đặc biệt. Những nỗ lực đầu tiên để nghiên cứu các đặc tính của nó đã được thực hiện ngay cả trước khi bản thân mô hình xuất hiện.

Vào đầu thế kỷ 19, John Leslie đã thử nghiệm với các chất khác nhau... Hóa ra, muội đen không chỉ hấp thụ tất cả ánh sáng nhìn thấy rơi vào nó. Nó phát ra trong phạm vi hồng ngoại mạnh hơn nhiều so với các chất khác, nhẹ hơn. Đó là bức xạ nhiệt, khác với tất cả các loại khác ở một số đặc tính. Sự phóng xạ của vật đen hoàn toàn ở trạng thái cân bằng, đồng nhất, xảy ra không có sự truyền năng lượng và chỉ phụ thuộc vào

Ở nhiệt độ đủ cao của vật thể, bức xạ nhiệt trở nên có thể nhìn thấy được, và sau đó bất kỳ vật thể nào, kể cả vật đen hoàn toàn, đều có màu.

Một đối tượng độc đáo như vậy phát ra độc quyền một nhất định không thể không thu hút sự chú ý. Vì chúng ta đang nói về bức xạ nhiệt, nên các công thức và lý thuyết đầu tiên về quang phổ trông như thế nào đã được đề xuất trong khuôn khổ nhiệt động lực học. Nhiệt động lực học cổ điển đã có thể xác định bức xạ cực đại ở một nhiệt độ nhất định ở mức nào, theo hướng nào và nó sẽ dịch chuyển bao nhiêu trong quá trình sưởi ấm và làm lạnh. Tuy nhiên, không thể dự đoán sự phân bố năng lượng trong quang phổ của vật đen ở tất cả các bước sóng và đặc biệt là trong dải cực tím là như thế nào.

Theo các khái niệm của nhiệt động lực học cổ điển, năng lượng có thể được bức xạ theo bất kỳ phần nào, kể cả những phần nhỏ tùy ý. Nhưng để một vật đen hoàn toàn có thể phát ra ở bước sóng ngắn, năng lượng của một số hạt của nó phải rất lớn, và trong vùng sóng siêu ngắn, nó sẽ đi đến vô cùng. Trong thực tế, điều này là không thể, vô cực xuất hiện trong các phương trình và được đặt tên là Chỉ năng lượng có thể được phát ra dưới dạng các phần rời rạc - lượng tử - đã giúp giải quyết khó khăn. Phương trình nhiệt động lực học ngày nay là trường hợp đặc biệt của phương trình

Ban đầu, một cơ thể hoàn toàn đen được trình bày dưới dạng một cái hốc với một lỗ hẹp. Bức xạ từ bên ngoài đi vào một khoang như vậy và được hấp thụ bởi các bức tường. Trong trường hợp này, phổ bức xạ từ lối vào hang, lỗ giếng, cửa sổ trong căn phòng tối vào một ngày nắng đẹp, v.v. Nhưng hầu hết các quang phổ của Vũ trụ và các ngôi sao, bao gồm cả Mặt trời, đều trùng khớp với nó.

Có thể nói rằng càng có nhiều hạt có năng lượng khác nhau trong vật thể này hoặc vật thể khác, thì bức xạ của nó sẽ giống bức xạ vật đen càng mạnh. Đường cong phân bố năng lượng trong quang phổ của vật thể đen hoàn toàn phản ánh sự thống kê đều đặn trong hệ thống của các hạt này, với điều chỉnh duy nhất là năng lượng truyền trong quá trình tương tác là rời rạc.

CƠ QUAN GIÁO DỤC LIÊN BANG

trạng thái cơ sở giáo dục cao hơn giáo dục nghề nghiệp

"TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ NHÀ NƯỚC"

Kỷ luật trừu tượng

"Quang học kỹ thuật"

chủ đề: "Cơ thể hoàn toàn đen"

Đã hoàn thành: sinh viên gr. OBDzs-07

Stepan S. Kobasnyan Kiểm tra bởi: giáo viên kỷ luật

Sidorova Anastasia Eduardovna

Tyumen 2009

Thân đen- một trừu tượng vật lý được sử dụng trong nhiệt động lực học, một vật thể hấp thụ tất cả các bức xạ điện từ rơi vào nó trong mọi phạm vi và không phản xạ bất cứ thứ gì. Bất chấp tên gọi, bản thân một vật đen hoàn toàn có thể phát ra bức xạ điện từ ở bất kỳ tần số nào và có màu sắc trực quan. Phổ bức xạ của vật đen hoàn toàn chỉ được xác định bởi nhiệt độ của nó.

Mô hình cơ thể màu đen

Định luật bức xạ vật đen

Cách tiếp cận cổ điển

Việc nghiên cứu quy luật bức xạ của vật đen hoàn toàn là một trong những điều kiện tiên quyết cho sự xuất hiện của cơ học lượng tử.

Định luật bức xạ đầu tiên của Wien

Năm 1893, Wilhelm Wien, dựa trên các khái niệm của nhiệt động lực học cổ điển, đưa ra công thức sau:

Công thức đầu tiên của Wien có thể được sử dụng để suy ra định luật chuyển vị Wien (định luật cực đại) và định luật Stefan-Boltzmann, nhưng không thể tìm thấy giá trị của các hằng số trong các định luật này.

Trong lịch sử, định luật đầu tiên của Wien được gọi là định luật về độ dời, nhưng bây giờ thuật ngữ "định luật về độ dời của Wien" được gọi là định luật về cực đại.

Định luật bức xạ thứ hai của Wien

Kinh nghiệm cho thấy công thức thứ hai của Wien chỉ có giá trị trong giới hạn tần số cao(bước sóng ngắn). Đó là một trường hợp cụ thể của định luật Wien đầu tiên.

Sau đó, Max Planck đã chỉ ra rằng định luật thứ hai của Wien tuân theo định luật Planck đối với năng lượng lớn của lượng tử, và cũng đã tìm ra các hằng số C 1 và C 2. Với ý nghĩ này, định luật thứ hai của Wien có thể được viết thành:

Luật Rayleigh-Jeans

Công thức này giả định mật độ quang phổ của bức xạ tăng bậc hai tùy thuộc vào tần số của nó. Trong thực tế, một định luật như vậy có nghĩa là không thể có cân bằng nhiệt động lực học giữa vật chất và bức xạ, vì theo nó, tất cả năng lượng nhiệt lẽ ra phải được chuyển thành năng lượng bức xạ trong vùng bước sóng ngắn của quang phổ. Hiện tượng giả định này đã được gọi là một thảm họa tia cực tím.

Tuy nhiên, định luật Rayleigh - Jeans về bức xạ có giá trị đối với vùng bước sóng dài của quang phổ và mô tả đầy đủ bản chất của bức xạ. Thực tế của sự tương ứng như vậy chỉ có thể được giải thích khi sử dụng cách tiếp cận cơ lượng tử, theo đó bức xạ xảy ra một cách riêng lẻ. Dựa trên các định luật lượng tử, bạn có thể nhận được công thức Planck, công thức này sẽ trùng với công thức Rayleigh - Jeans tại.

Thực tế này là một minh họa tuyệt vời về hoạt động của nguyên lý tương ứng, theo đó một lý thuyết vật lý mới phải giải thích mọi thứ mà lý thuyết cũ có thể giải thích được.

Định luật Planck

Sự phụ thuộc của công suất bức xạ của vật đen vào bước sóng

Cường độ bức xạ của vật đen hoàn toàn, phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số, được xác định Định luật Planck :

ở đâu tôi (ν) dν là công suất bức xạ trên một đơn vị diện tích bề mặt bức xạ trong dải tần từ ν đến ν + d ν.

Tương đương

ở đâu u (λ) dλ là công suất bức xạ trên một đơn vị diện tích bề mặt bức xạ trong dải bước sóng từ λ đến λ + d λ.

Stefan - định luật Boltzmann

Tổng năng lượng của bức xạ nhiệt được xác định Định luật Stefan-Boltzmann :

ở đâu j là công suất trên một đơn vị diện tích bề mặt bức xạ, và

W / (m2 · K 4) - Stefan - hằng số Boltzmann .

Vì vậy, một cơ thể hoàn toàn đen ở T= 100 K phát ra 5,67 watt với mét vuông bề mặt của nó. Ở nhiệt độ 1000 K, công suất bức xạ tăng lên 56,7 kilôgam trên mét vuông.

Định luật chuyển vị Wien

Bước sóng mà tại đó năng lượng bức xạ của vật đen hoàn toàn là cực đại được xác định Định luật chuyển vị Wien :

ở đâu T là nhiệt độ tính bằng kelvin, và λ max là bước sóng có cường độ cực đại tính bằng mét.

Màu có thể nhìn thấy cơ thể hoàn toàn đen với nhiệt độ khác nhauđược trình bày trong sơ đồ.

Bức xạ vật đen

Bức xạ điện từ ở trạng thái cân bằng nhiệt động lực học với vật đen ở một nhiệt độ nhất định (ví dụ, bức xạ bên trong một khoang trong vật đen) được gọi là bức xạ vật đen (hoặc cân bằng nhiệt). Bức xạ nhiệt cân bằng là đồng nhất, đẳng hướng và không phân cực, không có sự truyền năng lượng trong nó, tất cả các đặc tính của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật phát vật đen (và, vì bức xạ vật đen ở trạng thái cân bằng nhiệt với vật thể này, nên nhiệt độ này có thể do bức xạ). Mật độ năng lượng thể tích của bức xạ vật đen bằng nhau, áp suất của nó là ... Các đặc tính của nó rất gần với bức xạ vật đen là cái gọi là bức xạ phụ thuộc, hay phông vi sóng vũ trụ - bức xạ lấp đầy Vũ trụ với nhiệt độ khoảng 3 K.

Sắc độ của bức xạ vật đen

Ghi chú: Màu sắc được đưa ra so với sự khuếch tán ánh sáng ban ngày(Đ 65). Màu sắc cảm nhận thực tế có thể bị biến dạng do sự thích ứng của mắt với điều kiện ánh sáng.

Vật thể đen hoàn toàn là một trừu tượng vật lý được sử dụng trong nhiệt động lực học, vật thể hấp thụ tất cả các bức xạ điện từ rơi vào nó trong mọi phạm vi và không phản xạ bất cứ thứ gì. Bất chấp tên gọi, bản thân một vật đen hoàn toàn có thể phát ra bức xạ điện từ ở bất kỳ tần số nào và có màu sắc trực quan. Phổ bức xạ của vật đen hoàn toàn chỉ được xác định bởi nhiệt độ của nó.

Tuy nhiên, các chất thực có màu đen nhất, ví dụ như muội than, hấp thụ tới 99% bức xạ tới (tức là có albedo bằng 0,01) trong dải bước sóng nhìn thấy được. bức xạ hồng ngoại hấp thụ bởi chúng là tồi tệ hơn nhiều. Trong số các cơ quan Hệ mặt trời Các đặc tính của vật thể đen tuyệt đối được Mặt trời sở hữu nhiều nhất. Thuật ngữ này được đặt ra bởi Gustav Kirchhoff vào năm 1862.

****** vẽ mô hình cơ thể. ******

Mô hình cơ thể màu đen

Vật đen tuyệt đối không tồn tại trong tự nhiên, do đó một mô hình được sử dụng cho các thí nghiệm trong vật lý. Nó là một khoang kín với một lỗ nhỏ. Ánh sáng đi qua lỗ này sẽ bị hấp thụ hoàn toàn sau nhiều lần phản xạ và lỗ sẽ có màu đen hoàn toàn từ bên ngoài. Nhưng khi khoang này bị đốt nóng, nó sẽ có bức xạ nhìn thấy được của riêng mình.

Định luật bức xạ đầu tiên của Wien

Năm 1893, Wilhelm Wien.

Công thức đầu tiên của Wien có giá trị cho tất cả các tần số. Bất kỳ công thức cụ thể nào hơn (ví dụ, định luật Planck) phải thỏa mãn công thức đầu tiên của Wien.

Định luật bức xạ thứ hai của Wien

Năm 1896, Wien, trên cơ sở các giả định bổ sung, đã suy ra định luật thứ hai:

Công thức thứ hai của Wien chỉ có giá trị trong giới hạn của tần số cao (bước sóng nhỏ). Đó là một trường hợp cụ thể của định luật Wien đầu tiên.

Luật Rayleigh-Jeans

Một nỗ lực để mô tả bức xạ của một vật đen hoàn toàn xảy ra từ nguyên tắc cổ điển nhiệt động lực học và điện động lực học dẫn đến định luật Rayleigh - Jeans:

Trong thực tế, định luật như vậy có nghĩa là không thể cân bằng nhiệt động lực học giữa vật chất và bức xạ, vì theo nó, tất cả nhiệt năng sẽ phải được chuyển đổi thành năng lượng bức xạ trong vùng bước sóng ngắn của quang phổ. Hiện tượng giả định này đã được gọi là một thảm họa tia cực tím.

Định luật Planck xác định cường độ bức xạ của vật đen phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số

Định luật Stefan - Boltzmann xác định tổng năng lượng của bức xạ nhiệt được xác định bởi định luật

Bước sóng mà năng lượng bức xạ của vật đen hoàn toàn là cực đại được xác định theo định luật dịch chuyển Wien:

Vì vậy, nếu chúng ta giả sử một cách gần đúng đầu tiên rằng da người có các đặc tính gần với cơ thể màu đen hoàn toàn, thì cực đại của phổ bức xạ ở nhiệt độ 36 ° C (309 K) nằm ở bước sóng 9400 nm (trong vùng hồng ngoại của quang phổ).

Trong tất cả các phạm vi và không phản ánh bất cứ điều gì. Bất chấp tên gọi, bản thân một vật đen hoàn toàn có thể phát ra bức xạ điện từ ở bất kỳ tần số nào và có thể nhìn thấy nó một cách trực quan. Phổ bức xạ của vật đen hoàn toàn chỉ được xác định bởi nhiệt độ của nó.

Tầm quan trọng của vật thể đen hoàn toàn trong câu hỏi về phổ bức xạ nhiệt của bất kỳ vật thể nào (xám và có màu) nói chung, ngoài việc nó là trường hợp đơn giản nhất không tầm thường, còn nằm ở chỗ câu hỏi phổ của bức xạ nhiệt cân bằng của các vật thể có màu sắc bất kỳ và hệ số phản xạ bị giảm theo các phương pháp nhiệt động lực học cổ điển thành vấn đề bức xạ từ vật thể đen hoàn toàn (và về mặt lịch sử, điều này đã được thực hiện vào cuối thế kỷ 19, khi vấn đề bức xạ từ một vật đen hoàn toàn được đặt lên hàng đầu).

Các chất thực có màu đen nhất, ví dụ như bồ hóng, hấp thụ tới 99% bức xạ tới (nghĩa là có albedo bằng 0,01) trong dải bước sóng nhìn thấy, nhưng bức xạ hồng ngoại bị chúng hấp thụ kém hơn nhiều. Trong số các thiên thể của hệ mặt trời, các đặc tính của thiên thể đen hoàn toàn được mặt trời sở hữu mạnh mẽ nhất.

Mô hình thực tế

Mô hình người da đen

Các vật đen tuyệt đối không tồn tại trong tự nhiên (ngoại trừ các lỗ đen), do đó, một mô hình được sử dụng cho các thí nghiệm trong vật lý. Nó là một khoang kín với một lỗ nhỏ. Ánh sáng đi qua lỗ này sẽ bị hấp thụ hoàn toàn sau nhiều lần phản xạ và lỗ sẽ có màu đen hoàn toàn từ bên ngoài. Nhưng khi khoang này bị đốt nóng, nó sẽ có bức xạ nhìn thấy được của riêng mình. Vì bức xạ được phát ra bởi các bức tường bên trong của khoang, trước khi rời đi (sau cùng, lỗ rất nhỏ), trong một tỷ lệ lớn các trường hợp sẽ trải qua một số lượng lớn sự hấp thụ và phát thải mới, nên chúng ta có thể tự tin nói rằng bức xạ bên trong khoang ở trạng thái cân bằng nhiệt động với các bức tường. (Trên thực tế, lỗ hổng đối với mô hình này không quan trọng chút nào, nó chỉ cần nhấn mạnh khả năng quan sát cơ bản của bức xạ bên trong; lỗ hổng có thể đóng hoàn toàn và nhanh chóng mở ra chỉ khi cân bằng đã được thiết lập và phép đo đang được thực hiện).