Sunday, March 30, 2008

▉黑體輻射的總能量和絕對溫度的四次方成正比(輻射能量越大,最大能量輻射波長越短)

▉黑體輻射的總能量和絕對溫度的四次方成正比(輻射能量越大,最大能量輻射波長越短)

★所有的物體都有輻射,都會釋出能量或吸收能量;一般現象為「熱(heat)」,熱平衡狀況下,物體在所有波長的輻射能量(熱輻射_Thermal radiation)會呈現連續的光譜。

★1859年,德國物理學家 Kirchhoff (克希何夫)提出輻射定律(law of radiation),在確定的溫度下,物體對輻射能量之放射率或吸收率與表面之性質有關。

★1879年由J. Stefan(史蒂芬)提出黑體輻射的總能量(F,溫度越高,輻射能量越大)和絕對溫度(T)的四次方成正比,F = sT4,溫度接近6000K黑體之總輻射量,乃為史蒂芬波茲曼定律(Stefan-Boltzmann law),其中,史蒂芬波茲曼常數(Stefan-Boltzmann constant)→s (sigma) = 5.671 x 10-8 W.m-2.K-4 (Watt.m-2.K-4,為實驗決定的常數)。

★1893年Wien(韋恩)計算出輻射能波長之變化,物體最大能量之輻射波長(L)與物體絕對溫度(T)成反比,韋恩位移定律(Wien displacement law),TLmax=常數,此關係稱之韋恩位移定律,L max = 2897*106/T(太陽輻射最大之波長大約在0.475 mm 相當於藍色光,利用韋恩位移定律可知太陽的「色溫」約為6000K)。
◎Wien(韋恩)定理:溫度越高,最大能量輻射波長越短。
(1)熱物體看起來呈藍色。冷物體看起來呈紅色。
(2)恆星的表面_像似黑體。藍色恆星的表面溫度會高於紅色恆星的表面溫度。

★以上結論:
(1)溫度越高,輻射能量越大。
(2)溫度越高,最大能量輻射波長越短。
結果a:輻射能量越大,最大能量輻射波長越短。
結果b:溫度較高者,以短波長輻射居多,溫度較低者,絕大部分是長波輻射。

No comments: