Wat is een zwart lichaam / zwarte straler?

Een zwart lichaam, ook wel zwarte straler genoemd, is een voorwerp dat alle invallende elektromagnetische straling volledig absorbeert. Het is tevens een ideale straler. De straling die een zwart lichaam uitzendt is zogenoemde temperatuurstraling. Dit is straling waarbij de golflengte alleen afhankelijk is van de temperatuur van het zwarte lichaam.

Voorbeeld:
De warmte van een kachel kun je op afstand voelen doordat de uitgezonden infrarode (temperatuur)straling door je huid wordt geabsorbeerd.

Een zwart lichaam zendt dus, afhankelijk van zijn temperatuur, straling van verschillende golflengten uit. De verdeling van de intensiteit van die verschillende golflengten heeft een karakteristieke vorm en wordt ook wel een Planck-kromme genoemd. In onderstaande figuur en Binas-tabel 22 of ScienceData-tabel 5.1f vind je enkele Planck-krommen.

De Planck-kromme bij 3000 K, 6000 K en 12000 K.
Als de temperatuur van een zwart lichaam stijgt, neemt de totale hoeveelheid licht die per seconde wordt uitgestraald toe en zal de golflengte van de top van het spectrum naar kortere golflengten (blauwere kleuren) verschuiven.

De lijn door de toppen van de verschillende Planck-krommen volgt de zogenoemde Wet van Wien. Deze wet beschrijft het verband tussen de maximale golflengte van de uitgezonden straling en de temperatuur.

Voorbeeld:
Een ijzeren staaf wordt oranje-geel wanneer deze wordt verhit. De kleur verandert naar wit als de staaf nog verder wordt verhit.

Door verhitting zal ijzer een oranje-gele gloed uitzenden. De golflengte van de door het ijzer uitgezonden straling ('de kleur') is afhankelijk van de temperatuur van het ijzer.