Какие из приведенных выражений описывают законы вина
Обновлено: 22.11.2024
Зако́н смеще́ния Ви́на даёт зависимость длины волны, на которой поток излучения энергии чёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.
Содержание
Общий вид закона смещения Вина
λmax = b/T ≈ 0,002898 м·К × T −1 (K),
Для частоты света (в герцах) закон смещения Вина имеет вид:
kT \approx (5,879 \times 10^ \ \mathrm) \cdot T, " width="" height="" />
Вывод закона
Для вывода можно использовать выражение закона излучения Планка для абсолютно чёрного тела, записанного для длин волн:
<1\over e^
Чтобы найти экстремумы этой функции в зависимости от длины волны, её следует продифференцировать по и приравнять дифференциал к нулю:
= \frac <\lambda^6><1\over e^-1> \left(
Из этой формулы сразу можно определить, что производная приближается к нулю, когда или когда \rightarrow\infty" width="" height="" />
, что выполняется при . Однако, оба эти случая дают минимум функции Планка , которая для указанных длин волн достигает своего нуля (см. рисунок вверху). Поэтому анализ следует продолжить лишь с третьим возможным случаем, когда
\over \left(e^-1\right)> - 5 =0" width="" height="" />
Используя замену переменных " width="" height="" />
, данное уравнение можно преобразовать к виду
-5=0." width="" height="" />
Численное решение этого уравнения даёт: [1]
Таким образом, используя замену переменных и значения постоянных Планка, Больцмана и скорости света, можно определить длину волны, на которой интенсивность излучения абсолютно чёрного тела достигает своего максимума, как
<1\over kT>= <2.89776829\ldots \times 10^<-3>\over T>," width="" height="" />
Примеры
Согласно закону смещения Вина человеческое тело с температурой 290 K (+17°C) имеет максимум теплового излучения на длине волны 10 μм, что соответствует инфракрасному диапазону спектра.
Реликтовое излучение имеет эффективную температуру 2,7 K и достигает своего максимума на длине волны 1 мм. Соответственно эта длина волны принадлежит уже радиодиапазону.
История
Вильгельм Вин впервые вывел этот закон в 1893 году путём применения законов термодинамики к электромагнитному излучению.
См. также
Ссылки
Источники и примечания
- ↑ Решение уравнения \over e^ - 1> = n" width="" height="" />
невозможно выразить с помощью элементарных функций. Его точное решение можно найти с помощью W-функции Ламберта, однако в данном случае достаточно воспользоваться приближённым решением.
- B. H. Soffer and D. K. Lynch, "Some paradoxes, errors, and resolutions concerning the spectral optimization of human vision, " Am. J. Phys. 67 (11), 946—953 1999.
- M. A. Heald, «Where is the 'Wien peak'?», Am. J. Phys. 71 (12), 1322—1323 2003.
- Статистическая физика
- Астрофизика
- Оптика
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Закон смещения Вина" в других словарях:
закон смещения Вина — Vyno poslinkio dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Wien’s displacement law vok. Wiensches Verschiebungssatz, m rus. закон смещения Вина, m pranc. loi de déplacement de Wien, f … Fizikos terminų žodynas
закон смещения Вина — [Wien s displacement law] длина волны (λмах), на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорционально абсолютной температуре, излучающего тела: λмах • Т = b, где b постоянная Вина. Впервые получен немецким … Энциклопедический словарь по металлургии
ВИНА ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ — ВИНА ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ: длина волны на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре излучающего тела. Выведен в 1893 В. Вином … Большой Энциклопедический словарь
ВИНА ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ — ВИНА ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ: длина волны, на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна абсолютной температуре излучающего тела. Выведен в 1893 В. Вином … Энциклопедический словарь
ВИНА ЗАКОН СМЕЩЕНИЯ — длина волны, на к рую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна абс. темп ре излучающего тела. Выведен в 1893 В. Вином … Естествознание. Энциклопедический словарь
Читайте также: