プランク放射とは?
ぷらんくほうしゃ
熱平衡状態にある物体が温度に応じて放射する電磁波の分布を記述する、黒体放射の法則です。
プランク放射(Planck Radiation)とは、マックス・プランクが1900年に導いた「プランクの放射法則」に従う電磁波の放射のことで、黒体放射とも呼ばれます。すべての波長の光を完全に吸収・放射できる理想的な物体(黒体)が、温度に応じて放射する電磁波のエネルギー分布を正確に記述します。
19世紀末、古典物理学では黒体放射のスペクトルを説明できず、短波長側でエネルギーが無限大に発散するという「紫外破綻」が問題となっていました。プランクはエネルギーが連続的でなく「量子(エネルギーの塊)」の整数倍しか取れないと仮定することで、この問題を解決しました。この発想が量子論の出発点となりました。
プランク放射の主な性質は以下のとおりです。
- 温度が高いほど全放射エネルギーが大きくなる(ステファン=ボルツマンの法則)
- 温度が高いほどピーク波長が短波長側にずれる(ウィーンの変位則)
- すべての物質は温度に応じた電磁波を放射している
プランク放射は私たちの身近にも存在します。太陽の光は約5800ケルビンの黒体放射に近く、人体からは体温に対応した赤外線が放射されています。宇宙背景放射もほぼ完全なプランク放射(約2.7ケルビンの黒体放射)として観測されます。
使い方・例文
赤外線カメラは物体が放射するプランク放射(熱放射)を検知しており、体温の分布を可視化するサーモグラフィーもこの原理を利用しています。
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