Temperatura de radiație

În cele din urmă, există un alt mod de a caracteriza radiațiile electromagnetice - prin indicarea temperaturii. Strict vorbind, această metodă este potrivită numai pentru așa-numita radiație neagră sau termică. Corpul absolut negru în fizică se numește un obiect care absoarbe toate radiațiile care au loc pe el. Cu toate acestea, proprietățile de absorbție ideale nu împiedică organismul să emită radiații în sine. Dimpotrivă, pentru un astfel de organism idealizat, se poate calcula cu exactitate forma spectrului de radiații. Aceasta este așa-numita curbă Planck, a cărei formă este determinată de un singur parametru - temperatură. Cea mai cunoscută curbă a acestei curbe arată că corpul încălzit emit puțin pe lungimi de undă foarte lungi și foarte scurte. Maximul radiației este o lungime de undă destul de precisă, a cărei valoare este direct proporțională cu temperatura.







Arătând această temperatură, trebuie să avem în vedere faptul că aceasta nu este o proprietate a radiației în sine, ci numai a temperaturii unui corp negru idealizat, care are un maxim de radiație la o anumită lungime de undă. Dacă există motive să se creadă că radiația este emisă de un corp încălzit, atunci găsirea maximului în spectrul său, putem determina aproximativ temperatura sursei. De exemplu, temperatura de suprafață a soarelui este de 6000 de grade. Aceasta corespunde doar la mijlocul intervalului vizibil al radiației. Este puțin probabil ca aceasta să fie din întâmplare - cel mai probabil, ochiul în timpul evoluției sa adaptat pentru a face cea mai eficientă utilizare a luminii solare.







Ambiguitatea temperaturii

Punctul spectrului, care reprezintă numărul maxim de radiații ale corpului negru, depinde de axa pe care ne comparăm graficul. Dacă, pe axa abscisă, pentru a împărți uniform lungimea de undă în metri, maximul va fi în

unde b = 2,9 · 10-3 m · K. Aceasta este așa-numita lege a schimbării Wien. Dacă construim același spectru prin plotarea uniformă a frecvenței radiației pe ordonată, locația maximului se calculează cu formula:

unde α = 2,8, k = 1,4 · 10 -23 J / K este constanta Boltzmann, h este constanta lui Planck.

Totul ar fi bine, dar, după cum se dovedește, λmax și vmax corespund diferitelor puncte ale spectrului. Acest lucru devine evident dacă se calculează lungimea de undă corespunzătoare vmax. atunci veți obține:

Astfel, spectrul maxim determinat în funcție de frecvență, în λ'max / vmax = 1,8 ori mai diferite lungimi de undă (și deci frecvența) prin același spectru maxim determinat de lungimi de undă. Cu alte cuvinte, frecvența și lungimea maximă a valurilor de radiații corpuluinegru nu sunt compatibile unele cu altele: Amax ≠ c / vmax.

În domeniul vizibil este obișnuit să se indice spectrul maxim de radiație termică de-a lungul lungimii de undă. În spectrul Soarelui, așa cum am menționat deja, acesta se încadrează în domeniul vizibil. Cu toate acestea, din punct de vedere al frecvenței, radiațiile solare maxime se află în domeniul apropiat de infraroșu.

Dar maximul radiațiilor cosmice cu o temperatură de 2,7 K este indicat de frecvența - 160 MHz. care corespunde unei lungimi de undă de 1,9 mm. Între timp, în graficul de-a lungul lungimilor de undă, radiația de fundal maximă este de 1,1 mm.

Toate acestea arată că temperatura trebuie utilizată cu mare grijă pentru a descrie radiațiile electromagnetice. Poate fi utilizată numai în cazul radiațiilor apropiate de spectrul termic sau în cazul unei caracteristici foarte abrupte (în ordine de mărime) a benzii. De exemplu, aparent radiația corespunde unei temperaturi de mii de grade, raze X - la milioane, la cuptorul cu microunde - aproximativ 1 kelvin.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: