Πώς διαφέρουν τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας με την πηγή ακτινοβολίας θερμοκρασίας;

Η σχέση μεταξύ του μήκους κύματος της ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας της πηγής ακτινοβολίας περιγράφεται από τον νόμο περί μετατόπισης του Wien . Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι:

Το μήκος κύματος στο οποίο η ένταση της ακτινοβολίας από ένα μαύρο σώμα είναι το μέγιστο είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την απόλυτη θερμοκρασία του σώματος.

Μαθηματικά, αυτό εκφράζεται ως:

λ_max * t =b

όπου:

* λ_max είναι το μήκος κύματος στο οποίο η ένταση της ακτινοβολίας είναι μέγιστη (σε μέτρα)

* t είναι η απόλυτη θερμοκρασία του μαύρου σώματος (στο Kelvin)

* b Είναι η σταθερά μετατόπισης του Wien, περίπου ίση με 2,898 × ​​10 -3 m · k

Συνέπειες:

* Υψηλότερη θερμοκρασία, μικρότερο μήκος κύματος: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία μιας ακτινοβολίας, το μέγιστο μήκος κύματος των εκπεμπόμενων ακτινοβολιών της μετατοπίζεται προς μικρότερα μήκη κύματος (δηλ. Από υπέρυθρο σε ορατή σε υπεριώδη).

* χαμηλότερη θερμοκρασία, μεγαλύτερο μήκος κύματος: Αντίθετα, καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, το μέγιστο μήκος κύματος μετατοπίζεται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος (δηλ. Από ορατή σε υπέρυθρη ακτινοβολία).

Παράδειγμα:

* Ο ήλιος, με θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 5.500 K, εκπέμπει την κορυφαία ακτινοβολία του στην ορατή περιοχή (περίπου 500 nm).

* Ένα ανθρώπινο σώμα, με θερμοκρασία περίπου 310 K, εκπέμπει την κορυφαία ακτινοβολία του στην υπέρυθρη περιοχή (περίπου 9,4 μm).

Σημείωση:

* Ο νόμος περί μετατόπισης του Wien ισχύει για τα Blackbodies, τα οποία είναι ιδανικά αντικείμενα που απορροφούν και εκπέμπουν όλη την ακτινοβολία σε όλα τα μήκη κύματος. Τα πραγματικά αντικείμενα δεν συμπεριφέρονται ακριβώς όπως τα Blackbodies, αλλά ο νόμος παρέχει μια καλή προσέγγιση.

* Η συνολική ποσότητα ενέργειας που ακτινοβολείται από ένα σώμα αυξάνεται επίσης με τη θερμοκρασία, όπως περιγράφεται από τον νόμο Stefan-Boltzmann.

Συνοπτικά, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία μιας ακτινοβολίας πηγής, το μέγιστο μήκος κύματος της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας μετατοπίζεται προς μικρότερα μήκη κύματος. Αυτή η σχέση είναι απαραίτητη για την κατανόηση της συμπεριφοράς του φωτός, της μεταφοράς θερμότητας και άλλων φαινομένων που περιλαμβάνουν θερμική ακτινοβολία.