black radiation；blackbody radiation

定義：某一溫度下的黑體以電磁波的形式向外發(fā)射的能量。

學(xué)科：天文學(xué) 物理學(xué) 大氣科學(xué) 測繪學(xué)

相關(guān)名詞：發(fā)光學(xué) 輻射環(huán)境 攝影測量學(xué)與遙感

圖片來源：視覺中國

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在物理學(xué)中，黑體并非指黑色的物體，而是一個(gè)理想模型：它能完全吸收所有入射的電磁波（包括可見光、紅外線和紫外線）而不反射或透射?，F(xiàn)實(shí)中沒有絕對的黑體，但可以用一個(gè)內(nèi)壁涂黑、僅開小孔的空腔來模擬它。任何射入小孔的光線，經(jīng)腔內(nèi)多次反射后會被充分吸收，難以逸出。因此，該小孔在物理上接近于理想的黑體。

黑體輻射是指黑體僅因自身溫度發(fā)出電磁波的現(xiàn)象，其輻射強(qiáng)度與波長分布僅僅取決于溫度，而與材質(zhì)、形狀均無關(guān)系。隨著溫度升高，輻射峰值波長向短波方向移動，其輻射顏色相應(yīng)地從紅色變?yōu)辄S色、白色，最終呈現(xiàn)藍(lán)白色。這一規(guī)律解釋了煉鋼過程中鋼水顏色隨溫度變化的現(xiàn)象。

經(jīng)典理論在解釋黑體輻射能量分布時(shí)徹底失敗，其最突出的標(biāo)志便是“紫外災(zāi)難”——該理論在紫外波段得出了與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重背離的結(jié)果。為了解決這一難題，1900年，德國物理學(xué)家馬克斯·普朗克提出了一個(gè)顛覆性的假設(shè)，即能量并非連續(xù)變化，而是以一份份“量子”的形式輻射或吸收?！傲孔印备拍钍状未蚱屏恕白匀唤鐭o跳躍”的經(jīng)典信條，為愛因斯坦解釋光電效應(yīng)、玻爾構(gòu)建原子模型等開辟了道路，最終奠定了量子力學(xué)的基石。

黑體輻射原理廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在工業(yè)上，紅外測溫儀依據(jù)普朗克輻射定律，通過接收輻射強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)非接觸測溫；在航天領(lǐng)域，熱控涂層通過調(diào)節(jié)其表面發(fā)射率來穩(wěn)定航天器溫度；在天文學(xué)中，則通過分析恒星光譜（其連續(xù)譜部分可視為黑體輻射）來推算其表面溫度等關(guān)鍵物理參數(shù)。此外，日常使用的熱成像儀、額溫槍等，也都基于這一原理。

從理想模型到量子理論的基石，從鋼廠煉鋼到星際探測，黑體輻射的探索歷程生動詮釋了“理論突破—技術(shù)落地”的科學(xué)路徑。它不僅揭示了溫度與輻射的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，更彰顯了基礎(chǔ)研究如何深刻地推動技術(shù)進(jìn)步，如何持續(xù)地拓展人類認(rèn)知與能力的邊界。

（延伸閱讀作者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社副編審 李金平）

責(zé)任編輯：張兆都