Vật đen

Trong vật lý học, vật đen tuyệt đối, hay ngắn gọn là vật đen, là vật hấp thụ hoàn toàn tất cả các bức xạ điện từ chiếu đến nó, bất kể bước sóng nào. Điều này có nghĩa là sẽ không có hiện tượng phản xạ hay tán xạ trên vật đó, cũng như không có dòng bức xạ điện từ nào đi xuyên qua vật.

Ý nghĩa vật lý về khả năng hấp thụ 100% bức xạ điện từ chiếu vào mang đến cái tên "đen" cho vật thể. Tuy nhiên, các vật thể này không đen, mà chúng luôn bức xạ trở lại môi trường xung quanh các bức xạ điện từ, tạo nên quang phổ đặc trưng cho nhiệt độ của vật, gọi là bức xạ vật đen. Quang phổ của vật đen là quang phổ liên tục và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật đen.

Khi nhiệt độ của một vật không thay đổi, theo định luật bảo toàn năng lượng:

F₀ = F_ht + F_px + F_tq = F_bxn

Ở đây:

• F₀ là thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào vật
• F_ht là phần thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào bị hấp thụ
• F_px là phần thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào bị phản xạ (hay tán xạ)
• F_tq là phần thông lượng bức xạ điện từ chiếu vào bị truyền qua
• F_bxn là thông lượng bức xạ điện từ mà vật đen bức xạ trở lại môi trường

Ở trường hợp giới hạn lý tưởng, khi không có sự phản xạ, tán xạ hay truyền qua của các bức xạ điện từ chiếu đến vật, vật là một vật đen tuyệt đối (F_px = 0, F_tq = 0):

F₀ = F_ht = F_bxn

Vật đen định nghĩa như trên là một vật lý tưởng, không tồn tại trong thực tế, có đặc tính biến tất cả năng lượng nhận được thành năng lượng bức xạ đặc trưng cho nhiệt độ của vật, với bất kỳ trị số nào của bước sóng. Mô hình vật đen là một mô hình lý tưởng trong vật lý, nhưng có thể áp dụng gần đúng cho nhiều vật thể thực tế. Các vật thể thực đôi khi được mô tả chính xác hơn bởi khái niệm vật xám. Vật thể trên thực tế gần đúng với khái niệm vật đen nhất là lỗ đen, là vật có lực hấp dẫn mạnh đến nỗi hút gần như tất cả các vật chất (hạt, sóng bức xạ) nào ở gần nó.

Chú ý là một vật màu đen không hẳn là một vật đen. Thí dụ: chiếc tàu lặn sơn đen đi trong đêm tối. Tuy chúng ta không thấy nó, nhưng nó vẫn bị phát hiện bởi radar, có nghĩa là nó vẫn phản xạ các tia đó với độ dài sóng radar.

Xem thêm

• Vật xám
• Bức xạ vật đen
• Định luật Planck
• Định luật Stefan-Boltzmann
• Định luật Wien
• Lỗ đen
• Vật chất tối
• Tinh vân tối
• Vantablack

Tham khảo

Liên kết ngoài

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Vật đen.

• Vật đen tuyệt đối tại Từ điển bách khoa Việt Nam
• Bức xạ của vật đen tuyệt đối tại Từ điển bách khoa Việt Nam
• Vật đen tuyệt đối và nền vi ba vũ trụ Lưu trữ 2007-09-27 tại Wayback Machine
• Blackbody tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)
• Blackbody-radiation tại Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)