Hogyan befolyásolja a hőmérséklet a hullámhosszt?

A hőmérséklet fordított arányban áll az elektromágneses sugárzás hullámhosszával. A hőmérséklet növekedésével a hullámhossz csökken. Ez nyilvánvaló a Wien-féle eltolási törvényből, amely kimondja, hogy egy fekete test maximális emissziójának hullámhossza fordítottan arányos a termodinamikai hőmérsékletével.

Matematikailag a Wien-féle eltolási törvény a következőképpen fejezhető ki:

λmax =b/T

ahol:

λmax a maximális emisszió hullámhossza méterben (m)

b Wien elmozdulási állandója, körülbelül 2,898 × ​​10-3 m⋅K

T a termodinamikai hőmérséklet Kelvinben (K)

Példaként tekintsünk két különböző hőmérsékletű objektumot:

1. objektum: Hőmérséklet =300 K (szobahőmérséklet)

A Wien-féle eltolási törvény segítségével kiszámíthatjuk az 1. objektum maximális emissziójának hullámhosszát:

λmax =b/T

λmax =(2,898 × ​​10-3 m⋅K)/(300 K)

λmax ≈ 9,66 × 10-6 m

Ez azt jelenti, hogy az 1. objektum az elektromágneses spektrum infravörös tartományában csúcshullámhosszú sugárzást bocsát ki, amely az emberi szem számára láthatatlan.

2. objektum: Hőmérséklet =5000 K (körülbelül a nap felszíni hőmérséklete)

A 2. objektum esetében:

λmax =b/T

λmax =(2,898 × ​​10-3 m⋅K)/(5000 K)

λmax ≈ 5,796 × 10-7 m

Ebben az esetben a csúcs emissziós hullámhossz a spektrum látható tartományában van, ami sárgásfehér színnek felel meg. Ez az oka annak, hogy a nap fényesnek és ragyogónak tűnik számunkra.

Összefoglalva, a magasabb hőmérséklet rövidebb hullámhossznak, míg az alacsonyabb hőmérséklet hosszabb hullámhossznak felel meg. Ez a kapcsolat kulcsfontosságú különféle tudományterületeken, például az asztrofizikában, a hősugárzásban és a távérzékelésben.