Question

Vật đen là gì?

Answer 1

Trong vật lý học, vật đen tuyệt đối, hay ngắn gọn là vật đen, là vật hấp thụ hoàn toàn tất cả các bức xạ điện từ chiếu đến nó, bất kể bước sóng nào. Điều này có nghĩa là sẽ không có hiện tượng phản xạ hay tán xạ trên vật đó, cũng như không có dòng bức xạ điện từ nào đi xuyên qua vật.

Ý nghĩa vật lý về khả năng hấp thụ 100% bức xạ điện từ chiếu vào mang đến cái tên "đen" cho vật thể. Tuy nhiên, các vật thể này không đen, mà chúng luôn bức xạ trở lại môi trường xung quanh các bức xạ điện từ, tạo nên quang phổ đặc trưng cho nhiệt độ của vật, gọi là bức xạ vật đen. Quang phổ của vật đen là quang phổ liên tục và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật đen.

Khi nhiệt độ của một vật không thay đổi, theo định luật bảo toàn năng lượng:

F₀ = F_ht + F_px + F_tq = F_bxn

Ở đây:

• F₀ là thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào vật
• F_ht là phần thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào bị hấp thụ
• F_px là phần thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào bị phản xạ (hay tán xạ)
• F_tq là phần thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào bị truyền qua
• F_bxn là thông lượng bức xạ điện từ mà vật đen bức xạ trở lại môi trường

Ở trường hợp giới hạn lý tưởng, khi không có sự phản xạ, tán xạ hay truyền qua của các bức xạ điện từ chiếu đến vật, vật là một vật đen tuyệt đối (F_px = 0, F_tq = 0):

F₀ = F_ht = F_bxn

Vật đen định nghĩa như trên là một vật lý tưởng, không tồn tại trong thực tế, có đặc tính biến tất cả năng lượng nhận được thành năng lượng bức xạ đặc trưng cho nhiệt độ của vật, với bất kỳ trị số nào của bước sóng. Mô hình vật đen là một mô hình lý tưởng trong vật lý, nhưng có thể áp dụng gần đúng cho nhiều vật thể thực tế. Các vật thể thực đôi khi được mô tả chính xác hơn bởi khái niệm vật xám. Vật thể trên thực tế gần đúng với khái niệm vật đen nhất là lỗ đen, là vật có lực hấp dẫn mạnh đến nỗi hút gần như tất cả các vật chất(hạt, sóng bức xạ) nào ở gần nó.