Key Difference – ตัวสีดำกับตัวสีเทา
คำศัพท์ ตัวสีดำ ตัวสีขาว และตัวสีเทา ถูกกล่าวถึงเกี่ยวกับการดูดกลืน การปล่อย หรือการสะท้อนของรังสีจากสารต่างๆ วัตถุสีดำเป็นวัตถุในอุดมคติที่สามารถดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบได้ทั้งหมด วัตถุสีเทาคือวัตถุ (วัตถุ) ที่แผ่รังสีที่ความยาวคลื่นแต่ละช่วงในอัตราส่วนคงที่ซึ่งน้อยกว่าเอกภาพต่อวัตถุสีดำที่ปล่อยออกมาที่อุณหภูมิเท่ากัน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างตัวสีดำและตัวสีเทาคือ ตัวสีดำเป็นร่างกายในอุดมคติ ในขณะที่ตัวสีเทาเป็นร่างกายที่ไม่เหมาะ
ตัวดำคืออะไร
วัตถุสีดำคือวัตถุในอุดมคติที่สามารถดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบได้ทั้งหมด การดูดกลืนนี้เกิดขึ้นจากความถี่และมุมตกกระทบของการแผ่รังสี ซึ่งหมายความว่าการดูดกลืนรังสีโดยวัตถุสีดำไม่ขึ้นกับทิศทางที่รังสีมาจากไหนและความยาวคลื่นของรังสี ตัวสีดำเป็นวัตถุที่ไม่สะท้อนแสง ในทางตรงกันข้าม วัตถุสีขาวคือวัตถุทางกายภาพ (วัตถุ) ที่มีพื้นผิวขรุขระซึ่งสะท้อนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบทั้งหมด การสะท้อนกลับสมบูรณ์และสะท้อนที่สม่ำเสมอไปทุกทิศทาง
วัตถุสีดำที่อุณหภูมิคงที่สามารถแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกดูดซับออกมา ดังนั้นจึงเป็นตัวดูดซับที่สมบูรณ์แบบและตัวปล่อยที่สมบูรณ์แบบ รังสีที่ปล่อยออกมานี้เรียกว่ารังสีร่างกายสีดำ การแผ่รังสีของวัตถุสีดำเกิดขึ้นโดยให้สเปกตรัมและความเข้มจำเพาะที่อุณหภูมิที่กำหนด
รังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุสีดำเป็นไปตามกฎของพลังค์ กฎของพลังค์ระบุว่าสเปกตรัมของวัตถุสีดำถูกกำหนดโดยอุณหภูมิของวัตถุสีดำเท่านั้น ไม่ได้กำหนดโดยรูปร่างหรือองค์ประกอบของวัตถุสีดำ วัตถุสีดำที่อุณหภูมิคงที่ (ที่สมดุลความร้อน) มีคุณสมบัติเฉพาะดังต่อไปนี้
- วัตถุสีดำเป็นตัวปล่อยในอุดมคติ – มันปล่อยรังสีทุกความถี่ที่เป็นไปได้ที่ร่างกายสามารถปล่อยออกมาได้ที่อุณหภูมิเท่ากัน
- ตัวสีดำคือตัวปล่อยแบบกระจาย – มันปล่อยความถี่เดียวกันทุกทิศทาง (รังสีไอโซโทรปิก)
รูปที่ 01: Black Body Curves of Planck สำหรับอุณหภูมิต่างๆ
การบรรลุถึงวัตถุสีดำคือโลกแห่งความเป็นจริงของแนวคิดเรื่องวัตถุสีดำ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การสร้างวัตถุสีดำให้ตัวอย่างสำหรับวัตถุสีดำที่เกิดขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริง (เนื่องจากวัตถุสีดำเป็นแนวคิดในอุดมคติ) ตัวอย่างบางส่วนได้รับด้านล่าง:
- ดาว
- ดาวเคราะห์
- หลุมดำ
ร่างกายสีเทาคืออะไร
วัตถุสีเทาคือวัตถุ (วัตถุ) ที่แผ่รังสีที่ความยาวคลื่นแต่ละช่วงในอัตราส่วนคงที่ซึ่งน้อยกว่าเอกภาพต่อวัตถุสีดำที่ปล่อยออกมาที่อุณหภูมิเดียวกัน ร่างกายสีเทาคือร่างกายที่การดูดซึมของพื้นผิวไม่แปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความยาวคลื่นของรังสีที่ตกกระทบ
ตัวสีเทาไม่เหมือนตัวสีดำคือตัวปล่อยที่ไม่เหมาะหรือหม้อน้ำที่ไม่สมบูรณ์ นั่นเป็นเพราะตัวสีเทาสามารถดูดซับพลังงานบางส่วนที่ได้รับและอาจสะท้อนพลังงานบางส่วน ร่างสีเทาปล่อยรังสีเพียงส่วนหนึ่งของร่างกายที่ดูดซับ ตัวสีเทาถือเป็นวัตถุทึบแสง
ความคล้ายคลึงกันระหว่างตัวสีดำกับตัวสีเทา
ทั้งตัวสีดำและตัวสีเทาเป็นวัตถุที่สามารถดูดซับและปล่อยรังสีได้
ตัวดำกับตัวเทาต่างกันอย่างไร
ตัวดำกับตัวเทา |
|
| วัตถุสีดำคือวัตถุในอุดมคติที่สามารถดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบได้ทั้งหมด | วัตถุสีเทาคือวัตถุ (วัตถุ) ที่แผ่รังสีที่ความยาวคลื่นแต่ละช่วงในอัตราส่วนคงที่ซึ่งน้อยกว่าเอกภาพต่อวัตถุสีดำที่ปล่อยออกมาที่อุณหภูมิเท่ากัน |
| หลักการ | |
| ตัวดำคือหุ่นในอุดมคติ | ร่างกายสีเทาเป็นร่างกายที่ไม่เหมาะ |
| การดูดซึม | |
| สีดำสามารถดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบได้ทั้งหมด | ตัวสีเทาสามารถฉายรังสีบางส่วนได้ |
| การปล่อย | |
| วัตถุสีดำสามารถแผ่รังสีในทุกความถี่ที่เป็นไปได้ที่วัตถุที่อุณหภูมิเดียวกันสามารถเปล่งออกมาและแผ่รังสีความถี่เดียวกันในทุกทิศทาง | ตัวสีเทาสามารถแผ่รังสีที่ดูดซับออกมาบางส่วนได้ |
Summary – ตัวดำกับตัวสีเทา
วัตถุสีดำคือร่างกายในอุดมคติที่สามารถดูดซับรังสีที่ตกกระทบทั้งหมดและปล่อยรังสีไปยังทุกทิศทางที่เป็นไปได้แบบไอโซทรอป วัตถุสีเทาเป็นวัตถุที่ไม่เหมาะที่จะดูดซับรังสีที่เกิดขึ้นบางส่วนและปล่อยรังสีเพียงบางส่วนเท่านั้น ความแตกต่างระหว่างตัวสีดำกับตัวสีเทาคือตัวสีดำคือตัวในอุดมคติในขณะที่ตัวสีเทานั้นเป็นตัวที่ไม่เหมาะ