维恩位移定律

维恩位移定律

维恩位移定律指出,黑体发出最大辐射的波长与其绝对温度 T 成反比。这意味着如果发射体的温度增加一倍,辐射峰值的波长就会减半。例如,随着温度升高,峰值波长变短,发光物体的颜色会从 1000 K 时的偏红变为 3000 K 时的偏白,再变为 10000 K 时的偏蓝。

这种关系可以从黑体的辐射模型中推导出来。根据普朗克辐射定律,这完全取决于黑体的温度。

黑体的热辐射由电磁波组成,波长范围很广。根据普朗克辐射定律,辐射强度分布在不同的波长上。这种分布的特点是在某个波长处会出现一个峰值,而这个峰值取决于黑体的温度。根据维恩定律,随着黑体温度的升高,这个峰值会向更短的波长移动。根据维恩定律,我们可以计算出这种移动的幅度。

关键在于:黑体的温度越高,物体发出最大辐射的波长就越短。因此,在室温下,我们只能看到不可见的红外线,而炽热的铁会发出红色到暗红色的射线,熔融的铁则会发出白光。

维恩位移定律可以从普朗克辐射定律中推导出来,普朗克辐射定律描述了黑体辐射的光谱功率密度。要推导出维恩位移定律,必须找到普朗克辐射函数的峰值。方法是使用乘积法则对函数的波长进行微分,并将导数设为零。经过数学推导计算,就得到了维恩定律的公式,它描述了最大辐射强度所在的波长。

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