흑체

흑체란 어떤 파장의 전자기파도 완벽하게 흡수하는 이상적인 물체이다. 즉, 외부에서 입사하는 모든 전자기파를 흡수하고, 어떤 파장도 반사하거나 투과하지 않는다. 완벽한 흡수체이기 때문에, 열역학적 평형 상태에 도달하면 특정 온도에 해당하는 고유한 스펙트럼의 전자기파를 방출한다. 이 방출 스펙트럼은 흑체복사 스펙트럼으로 알려져 있으며, 그 형태는 온도에만 의존한다. 온도가 높을수록 방출되는 에너지의 양이 많아지고, 에너지 분포의 최댓값이 파장의 짧은 영역으로 이동한다.

흑체는 자연계에는 존재하지 않지만, 실제 물체의 복사를 이론적으로 해석하는 데 중요한 모델로 사용된다. 실제 물체는 흑체와 완벽하게 일치하지 않지만, 표면이 매우 어둡고 거칠며, 내부에서 반사가 거의 일어나지 않는 물체는 근사적으로 흑체로 간주할 수 있다. 예를 들어, 작은 구멍이 뚫린 공동 내부는 거의 완벽한 흑체로 작용한다. 입사된 복사는 구멍을 통해 공동 내부로 들어가 여러 번 반사되면서 거의 완벽하게 흡수되기 때문이다.

흑체복사 스펙트럼은 플랑크의 법칙으로 기술되며, 고전적인 물리학으로는 설명할 수 없는 자외선 파탄 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 했다. 흑체복사의 연구는 양자역학 발전에 큰 영향을 미쳤다. 천체물리학에서도 별의 온도와 스펙트럼을 분석하는 데 흑체 모델이 널리 활용된다.