플랑크곡선

요약 주어진 온도에 대한 파장의 함수로 흑체 복사의 스펙트럼을 나타낸 곡선으로 각 파장에서 흑체가 방출하는 파동의 총에너지는 온도에 따라 다름을 보여주는 곡선을 말한다.

모든 물체는 복사에너지를 방출한다. 특히 입사된 에너지를 모두 흡수하고, 흡수된 모든 에너지를 완전히 방출하는 이상적인 물체를 흑체(black body)라 한다.

흑체가 방출하는 복사에너지의 크기는 온도에 따라 달라진다. 태양 복사 에너지의 분포곡선이 6000K의 흑체가 복사하는 곡선과 거의 일치하므로, 태양을 흑체로 간주한다면, 표면온도가 약 6000K인 흑체임을 알 수 있다.

고체나 기체 내에서 어떤 분자나 원자들은 스스로 진동하거나 또는 충돌에 의해 공간을 다양한 속도로 진동하며 이동하는데, 고온의 기체에서는 원자들 상호간의 충돌이 많기 때문에 모든 가능한 에너지를 갖는 파동 즉 모든 파장의 파동을 발생시키게 된다. 그러므로 고온의 흑체가 저온의 흑체보다 모든 파장에서 더 많은 에너지를 방출한다. 또한 온도가 높을수록 보다 짧은 파장에서 상대적으로 많은 에너지를 방출한다.

플랑크 곡선은 흑체의 표면에서 방출하는 에너지의 세기와 파장의 관계를 나타낸 곡선으로 플랑크 곡선을 해석하면 온도가 높을수록 최대 에너지를 나타내는 파장이 짧아지는 쪽으로 이동하고, 온도가 높을수록 곡선의 밑면적(복사 에너지)은 점점 증가한다는 것이다. 이는 방출에너지의 많음을 뜻하고 그만큼 광도가 크다는 의미이다. 이런 플랑크곡선을 이용하여 빈의 법칙이나 슈테판-볼츠만의 법칙을 유도할 수 있다.