Sortlegemestråling
Sortlegemestråling er stråling udsendt fra et objekt, der absorberer lys perfekt og derefter genudsender det ved en given temperatur. Et sådant objekt kaldes et sort legeme. Navnet skyldes bl.a., at objektet ikke har nogen refleksion og vil optræde som sort ved stuetemperatur.1 Ved en fast temperatur T kan man angive intensiteten I af sortlegemestrålingen som funktion af bølgelængden λ. Sammenhængen kaldes Plancks strålingslov, og er givet ved følgende2:
hvor h er Plancks konstant, c er lysets hastighed og k er Boltzmanns konstant. Plotter man sammenhængen får man et sortlegemespektrum. Nedenfor ses to eksempler på sådanne:
To Planck kurver, ved hhv. 3000 K og 4000 K.3
Spektrene kaldes også Planck kurver. Bemærk at kurvernes form afhænger af temperaturen T. Den bølgelængde med størst intensitet kaldes λmax. Den afhænger af temperaturen, givet ved Wiens forskydningslov:
Man ser altså, at λmax er omvendt proportional med temperaturen. Når strålingen rødforskydes, f.eks. pga. universets udvidelse, vil λmax blive større. Det må nødvendigvis betyde, at temperaturen af strålingen må falde, eftersom de to størrelser er omvendt proportionale. Ud fra Wiens forskydningslov kan man altså f.eks. se, hvor meget temperaturen af den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling er faldet, når man kender rødforskydningen. Og på samme måde kan man regne baglæns, når man kender baggrundsstrålingens nuværende temperatur (ca. 2,7 K) og dens nuværende rødforskydning (omkring z = 1100), til det tidspunkt hvor rødforskydningen var 0. Gør man det får man de ca. 3000 K.
Som nævnt i afsnittet ”Rekombination” er den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling den mest perfekte sortlegemestråling, man nogensinde har målt. Med det menes, at målingerne på strålingen følger Plancks strålingslov med meget stor nøjagtighed, og giver et sortlegemespektrum, der nærmest er identisk med det teoretisk spektrum ved T = 2,7 K.
[1] Sortlegemestråling, uge 5 aktivitet 2, Ole E. Bjælde, side 1-2
[2] http://www.matematikfysik.dk/fys/noter_tillaeg/tillaeg_plancks_straalingslov.pdf
[3] http://www.matematikfysik.dk/fys/noter_tillaeg/tillaeg_plancks_straalingslov.pdf, side 2