Biophysics · 09.01

絶対黒体

Absolute black body

🧠 絶対黒体absolute black body絶対黒体（absolute black body）absolute black body（絶対黒体）は、入射放射を波長によらず完全に吸収し、同じ温度で取りうる最大の熱放射thermal radiation熱放射（thermal radiation）thermal radiation（熱放射）を示す理想模型である。

完全吸収体という定義

絶対黒体absolute black body絶対黒体（absolute black body）absolute black body（絶対黒体）は、どの波長・入射方向に対しても吸収率absorptivity吸収率（absorptivity）absorptivity（吸収率） $\alpha=1$ となる物体である。反射率と透過率transmittance透過率（transmittance）transmittance（透過率）は0なので、選択的な吸収スペクトルabsorption spectrum吸収スペクトル（absorption spectrum）absorption spectrum（吸収スペクトル）をもつ実在物質とは異なり、材料固有の吸収帯を考えない基準として使える。

空洞放射による近似

小孔を開けた空洞へ入った光は、内壁で多重反射するたびに吸収され、小孔から戻る割合が極めて小さくなる。このため小孔は黒体blackbody黒体（blackbody）blackbody（黒体）のよい近似となる。熱平衡thermal equilibrium熱平衡（thermal equilibrium）thermal equilibrium（熱平衡）では空洞内の放射場が壁とエネルギーを交換し、その分布は物質の種類ではなく温度によって決まる。

flowchart TD
  A["小孔から放射が入射"] --> B["空洞内で多重反射"]
  B --> C["反射ごとに一部を吸収"]
  C --> D["外へ戻る確率が低下"]
  D --> E["小孔がほぼ完全吸収体として振る舞う"]

放射の基準としての役割

黒体blackbody黒体（blackbody）blackbody（黒体）は「黒く見える物体」という意味ではない。高温なら可視光も強く放つ。吸収と放射の対応はKirchhoffの法則、温度で決まる放射分布はPlanckの放射法則で定量化される。

まとめ

絶対黒体absolute black body絶対黒体（absolute black body）absolute black body（絶対黒体）は全波長の入射放射を吸収する理想模型である。
小孔をもつ空洞は、多重反射によって黒体blackbody黒体（blackbody）blackbody（黒体）を近似する。
熱平衡thermal equilibrium熱平衡（thermal equilibrium）thermal equilibrium（熱平衡）での放射特性は材料ではなく温度で決まり、熱放射thermal radiation熱放射（thermal radiation）thermal radiation（熱放射）法則の基準となる。