Κύριος επιστήμη

Η νομική φυσική του Wien

Η νομική φυσική του Wien
Η νομική φυσική του Wien

Βίντεο: Φυσική ΙΙ, Κεφάλαιο 38, Μέρος A 2024, Ιούνιος

Βίντεο: Φυσική ΙΙ, Κεφάλαιο 38, Μέρος A 2024, Ιούνιος
Anonim

Ο νόμος του Wien, που ονομάζεται επίσης νόμος μετατόπισης του Wien, σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας ενός μαύρου σώματος (μια ιδανική ουσία που εκπέμπει και απορροφά όλες τις συχνότητες του φωτός) και το μήκος κύματος στο οποίο εκπέμπει το περισσότερο φως. Ονομάστηκε από τον Γερμανό φυσικό Wilhelm Wien, ο οποίος έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1911 για την ανακάλυψη του νόμου.

Ο Wien μελέτησε το μήκος κύματος ή την κατανομή συχνότητας της ακτινοβολίας μαύρου σώματος στη δεκαετία του 1890. Ήταν η ιδέα του να χρησιμοποιήσει ως καλή προσέγγιση για το ιδανικό blackbody φούρνο με μια μικρή τρύπα. Οποιαδήποτε ακτινοβολία που εισέρχεται στη μικρή τρύπα διασκορπίζεται και αντανακλάται από τα εσωτερικά τοιχώματα του φούρνου τόσο συχνά ώστε σχεδόν όλη η εισερχόμενη ακτινοβολία να απορροφάται και η πιθανότητα κάποιων να βρουν την έξοδο από την τρύπα ξανά μπορεί να γίνει εξαιρετικά μικρή. Η ακτινοβολία που βγαίνει από αυτήν την τρύπα είναι τότε πολύ κοντά στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του μαύρου σώματος που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του φούρνου. Ο Wien διαπίστωσε ότι η ενέργεια ακτινοβολίας dW ανά διάστημα μήκους κύματος dλ έχει ένα μέγιστο σε ένα ορισμένο μήκος κύματος λ m και ότι το μέγιστο μετατοπίζεται σε μικρότερα μήκη κύματος καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία Τ. Βρήκε ότι το προϊόν λΤο m T είναι μια απόλυτη σταθερά: λ m T = 0,2898 εκατοστόμετρο-βαθμός Kelvin.

Ο νόμος του Wien για τη μετατόπιση της μέγιστης ισχύος ακτινοβολίας σε υψηλότερες συχνότητες καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται εκφράζει σε ποσοτική μορφή συνηθισμένες παρατηρήσεις. Ζεστά αντικείμενα εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία, η οποία γίνεται αισθητή από το δέρμα. κοντά στο T = 950 K μπορεί να παρατηρηθεί μια θαμπή κόκκινη λάμψη. και το χρώμα φωτίζει σε πορτοκαλί και κίτρινο καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Το νήμα βολφραμίου ενός λαμπτήρα είναι T = 2.500 K ζεστό και εκπέμπει έντονο φως, ωστόσο η κορυφή του φάσματος της σε αυτή τη θερμοκρασία είναι ακόμα στο υπέρυθρο, σύμφωνα με το νόμο του Wien. Η κορυφή μετατοπίζεται σε ορατό κίτρινο όταν η θερμοκρασία είναι T = 6.000 Κ, όπως αυτή της επιφάνειας του Ήλιου.