Science >> Wetenschap >  >> Energie

Hoe zijn temperatuur en golflengte van een gloeiend lichaam gerelateerd?

De relatie tussen temperatuur en golflengte van een gloeiend lichaam wordt beschreven door Wien's verplaatsingswet . Deze wet stelt dat:

De golflengte waarbij een blackbody het meest intens straalt, is omgekeerd evenredig met zijn absolute temperatuur.

Hier is een uitsplitsing:

* Blackbody: Een theoretisch object dat alle straling absorbeert die erop valt en straling uitzendt bij alle golflengten. Echte objecten komen niet perfect overeen met dit, maar velen kunnen worden benaderd als blackbodies.

* golflengte: De afstand tussen opeenvolgende toppen of troggen van een golf. Verschillende golflengten van licht komen overeen met verschillende kleuren.

* Temperatuur: Gemeten in Kelvin (K) weerspiegelt het de interne energie van een lichaam. Hogere temperaturen betekenen meer interne energie.

Wiskundige expressie:

Wien's verplaatsingswet wordt uitgedrukt als:

λ max * T =B

Waar:

* λ max is de golflengte van piekemissie (in meters)

* T is de absolute temperatuur (in Kelvin)

* B is de verplaatsingsconstante van Wien, ongeveer 2.898 × ​​10 -3 M · K

Implicaties:

* Hogere temperatuur, kortere golflengte: Naarmate de temperatuur van een gloeiend lichaam toeneemt, verschuift de golflengte waarbij het het meest intens uitzendt naar kortere golflengten, die van rood naar oranje, geel, wit en uiteindelijk blauw beweegt.

* Lagere temperatuur, langere golflengte: Naarmate de temperatuur daalt, verschuift de piekemissie naar langere golflengten, die van blauw naar rood en uiteindelijk naar het infraroodbereik beweegt, die we niet met onze ogen kunnen zien.

Voorbeelden:

* Een hete kookplaats: Zendt zichtbaar licht, voornamelijk rood vanwege de relatief lage temperatuur.

* de zon: Met zijn zeer hoge temperatuur straalt licht uit over het gehele zichtbare spectrum en lijkt wit in onze ogen.

* Een heet stuk ijzer: Gloeit rood wanneer verwarmd, en omdat het nog heter wordt, verschuift de kleur naar geel en wit.

Toepassingen:

* Inzicht in de temperatuur van sterren: Door de piekgolflengte van hun uitgezonden licht te observeren, kunnen astronomen de temperatuur van sterren schatten.

* THermometers ontwikkelen: Infraroodthermometers gebruiken de wet van Wien om de temperatuur van objecten te meten door de piekgolflengte van hun uitgezonden infraroodstraling te detecteren.

Samenvattend biedt de verplaatsingswet van Wien een cruciaal verband tussen de temperatuur van een gloeiend lichaam en de golflengte van de uitgestoten straling. Het is een fundamenteel principe in de natuurkunde met toepassingen op verschillende gebieden, van astronomie tot technologie.