熱輻射的機理是什麼？為何溫度大於 0K 的物體總會輻射出光子，並且為連續譜？

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黑體輻射是光深厚的介質與電磁輻射場（光子氣體）的體系達成熱平衡時的輻射場，又稱熱輻射。

所以，介質可以是分子，比如人體的輻射，近似黑體輻射。可以是原子，比如稀有氣體。也可以是等離子體態物質，如離子-電子，原子核-電子。

由此，輻射的機制隨介質差異不同。分子，來自分子能級在電磁場中的退激、躍遷，退激產生輻射，躍遷吸收輻射。原子，來自核外電子在電磁場中的退激、躍遷。原子核-電子，同理。

為什麼是連續譜？直觀的看，因為分子、原子、原子核佔據特定的態，在各個態上的數目（分布函數）近似波爾茲曼分布（實際是玻色分布或費米分布），能級間距（能態密度）近似連續。

為什麼高於0K的物質產生輻射？輻射是自發的啊，退激、躍遷由概率決定。分子、原子遵循玻色分布，高溫時近似於波爾茲曼分布。在溫度趨於0K時，所有的分子趨向於佔據能量最低的態——基態，最終形成著名的玻色—愛因斯坦凝聚物質，它的能量最低了，當然不會繼續退激產生輻射了。對於費米子如氫原子核，遵循費米分布，同樣高溫時近似與波爾茲曼分布。低溫時，粒子將依次佔據基態高費米能，每個態上只可以最多一個粒子。所以高能級的粒子也無法向低能級退激，因為低能級已經被佔據了。

電子熱運動不會產生熱輻射，這是產生的輻射有專有的術語，叫做非熱輻射。如正康普頓散射、逆康普頓散射、同步輻射、軔致輻射。

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黑體輻射的本意是熱平衡環境下的背景輻射譜。既然是熱平衡，粒子在不同能級的分布是穩定的，不隨時間變化的。因此粒子吸收光子向高能級躍遷和輻射光子向低能級躍遷的幾率應該是相等的。所以即便粒子躍遷的輻射/吸收譜是不連續的，但由於粒子的吸收和輻射正好互相抵消了，所以總的輻射譜仍然是連續的。

那麼為什麼又叫黑體輻射？既然是熱平衡條件下，任何物體的吸收譜應該正好等於輻射譜（這條定律叫什麼來著我忘了）。所以科學家抽象出一個理想的「黑體」，它會吸收一切輻射，那麼這個黑體輻射出來的就應該是理想的黑體輻射譜。我們就算把它從這個環境中拿出來，它輻射的仍然是黑體輻射譜。因此並不是所有的物體加熱產生的輻射都叫黑體輻射。如果是加熱一般的物體，出現不連續的譜線是有可能的，只要它吸收譜加發射譜正好等於黑體輻射譜就行了（求證實）。

關於黑體輻射我做過一個思想實驗。設想有一間房子，裡面擺放了各種傢具。現在加熱這個房子到1000℃，我在這個房子裡面會不會看到裡面的東西？（假定我不會被燙死）然後我突然就想明白了，既然是熱平衡的條件，熵應該達到最大，所以背景輻射不應該攜帶任何信息。所以我不會看到任何東西，我看到的永遠是橙色的一片，我的面前有傢具和沒有傢具看到的應該沒有任何區別。在我面前放一個凸透鏡，我看到的光不會有任何變強，放一個凹透鏡，我看到的光也不會有任何減弱。如果我想看到那些傢具，我還是需要打開電燈。所以黑體輻射就是這樣，它不攜帶任何信息，它沒有任何光強，波長，偏振的不均勻。所以我很快理解了為什麼物體的輻射譜正好等於黑體譜減去吸收譜，只有這樣才能讓背景輻射嚴格等於黑體輻射。

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