วัตถุดำ

วัตถุดำ (อังกฤษ: Black body) คือ วัตถุที่ดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบตัวมันทั้งหมด ไม่มีการทะลุผ่านและไม่มีการสะท้อน ทำให้ วัตถุดำเป็นวัตถุในอุดมคติของการแผ่รังสีความร้อน จำนวนและความยาวคลื่นของการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแปรผันตรงกับอุณหภูมิ

วัตถุดำอุณหภูมิน้อยกว่า 700 K (427 °C) ให้การแผ่รังสีในย่านความยาวคลื่นที่มองเห็นได้น้อยมาก จึงทำให้มองเห็นเป็นสีดำ

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นมากกว่านั้น จะมีการแผ่รังสีในย่านความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ เริ่มจาก แดง ส้ม เหลือง ขาว และไปจบที่ฟ้า

คำอธิบาย

 

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความยาวคลื่นที่มีความเข้มสูงสุดจะน้อยลง ในภาพนี้ยังเปรียบเทียบกับโมเดลแบบคลาสลิกของ เรเล่ย์ (Rayleigh) และ ยีน (Jeans)

ในการทดลอง สิ่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับการแผ่รังสีของวัตถุดำ คือ การแผ่รังสีจากกล่องที่เจาะรูเล็กๆ แสงที่เข้าไปในรูจะสะท้อนไปมาในกล่องหลายครั้งก่อนที่จะออกมาซึ่งเหมือนกับการดูดซับ ไม่ว่าความยาวคลื่นแสงที่เข้าไปจะเป็นอะไร (ตราบเท่าที่ความยาวคลื่นสั้นกว่าขนาดของรู) ถ้าเราให้ความร้อนกับกล่อง สเปกตรัมจะต่อเนื่องและไม่ขึ้นกับวัสดุที่อยู่ในกล่อง ตามทฤษฎีที่พิสูจน์โดย คีร์คฮอฟฟ์ (Kirchhoff) กราฟนี้ขึ้นกับอุณหภูมิของกล่องเท่านั้น

ในปลายศตวรรษที่ 19 การคำนวณกราฟนี้เป็นความท้าทาย จนในที่สุดปัญหาก็ถูกไขได้โดย มักซ์ พลังค์ (Max Planck) ในปี ค.ศ. 1901