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Anhang A: Funktionsprinzip
A
A-2
Schwarzkörper
Wenn Wärmestrahlung auf ein Objekt trifft, wird ein Teil der
Strahlung absorbiert. Ein weiterer Teil der Strahlung durchdringt
das Objekt, und ein weiterer Teil wird reflektiert. Ein Schwarz-
körper ist definiert als ein ideales Objekt, das alle auftreffende
Strahlung absorbiert. Das beste Beispiel für ein reales Objekt, das
sich wie ein Schwarzkörper verhält, ist eine kleines Loch, das tief in
eine große, lichtundurchlässige konkave Fläche gebohrt ist.
Auftreffende Strahlung wird innerhalb dieser konkaven Fläche
reflektiert und kann nur minimal austreten, bevor sie vollständig
absorbiert wurde.
Der Emissionsfaktor ist definiert als das Verhältnis der von einem
Objekt abgestrahlten Energie zu der von einem Schwarzkörper
abgestrahlten. Demgemäß ist der Emissionsfaktor eines Schwarz-
körpers gleich 1. Die meisten Objekte können als “Graukörper” mit
einem Emissionsfaktor zwischen 0 und 1 bezeichnet werden. Die
Emissionsfaktoren einiger gängiger Materialien sind in Anhang B
zusammengestellt.
Spektralkurve
Objekte strahlen Energie
verschiedener Wellenlänge
ab. Dabei ist die Intensität
über das Spektrum nicht
konstant. Abbildung 2 zeigt
die von einem Schwarz-
körper abgestrahlte Energie
bei verschiedenenen Tem-
peraturen als Funktion der
Wellenlänge. Mit zuneh-
mender Temperatur
verschiebt sich das
Maximum der Kurve in
Richtung der kürzeren
Wellenlänge. Die gesamte
Fläche unter der Kurve ist
proportional zur
Gesamtenergie, die der
Schwarzkörper bei einer
gegebenen Temperatur
abstrahlt.
Abbildung A-2. Spektralkurve eines Schwarzkörpers
0,4 0,8 3 5 9,3 50 100
10
5
10
4
10
3
10
2
10
1
10
-1
Relative Abstrahlung eines Schwarzkörpers und Wellen-
länge. Die Fläche unter der Kurve entspricht der Gesamt-
energie und ist proportional zur vierten Potenz der abso-
luten Temperatur (T
4
). Mit zunehmender Temperatur
verlagert sich das Maximum der Spektralkurve zum
kurzwelligeren Bereich.
Glühendes
Metall (450°C)
Sichtbarer
Bereich
Wellenlänge (µm)
Menschl.
Körper
(37°C)
Sonnenlicht
(5800°C)
Intensität (relative Einheiten)