Kas atšķiras no saules gaismas: apraksts un atšķirības

Mājā ir grūti atrast divus priekšmetus, kas ir tik ļoti atšķirīgi mērogā nekā mūsu gaismeklis un parasta kvēlspuldze uz simtu: pat vidējais abu diametrs atšķiras par desmit kārtām (~ 1, 392 · 10 ^ 9 metri un ~ 0, 05 metri) - tomēr Abi objekti ir gaismas avoti, un šajā ziņā ir jēga tos salīdzināt.

Spektra un krāsu temperatūra

Kopš bērnības un pirmajiem neatkarīgajiem fiziskajiem eksperimentiem (piemēram, naga ievietošana gāzes plīts liesmā vai ugunsgrēka gāzei), mēs jau zinām, ka, ja materiāls ķermenis tiek pareizi uzsildīts, tas sāk mirdzēt - un gaišāks, jo stiprāks mēs esam sakarst

Zinātnieki jau sen ir ieinteresēti tajā pašā jautājumā, bet, lai stingri kvantitatīvi un kvalitatīvi aprakstītu šo parādību, viņiem vispirms bija jāievieš abstrakts jēdziens - absolūti melns ķermenis (ACHT). Jautājums ir tāds, ka elektromagnētiskais starojums no apsildāmā ķermeņa (un gaisma ir tikai elektromagnētiskais starojums, piemēram, radio viļņi, rentgenstari utt.) Būtībā ir atkarīgs no tā, kādus viļņu garumus (spektra segmentus) šāds ķermenis absorbē.

Princips ir vienkāršs: ja kaut kas ir ļoti labi absorbēts dažos diapazonos, tad tas arī labi izstarojas tajos pašos diapazonos - tāpēc šādu abstraktu ideālu absorbējošu un starojošu ķermeni sauc par „melno”. Tajā pašā laikā mēs atzīmējam, ka nevēlējus ķermeņus sauc par “pelēkiem” vai “krāsotiem” - un, veicot atbilstošas ​​korekcijas, atkal tiek “piesaistīti” melnā ķermeņa īpašībām.

Tātad, mums ir ABT, ka jebkurā temperatūrā tā absorbē visu uz tās esošo radiāciju neatkarīgi no viļņa garuma - kā izskatās likums, kas raksturo tā spektru? 19. gs. Beigās fiziķis I.Stefans šo jautājumu risināja no praktiskā viedokļa, un no teorētiskā L. Boltzmana attiecīgais mācību likumu fiziskais likums tagad tiek saukts par Stefana-Boltzmana likumu.

Izrādījās, ka līdzsvara starojuma un ABT kopējā emisijas tilpuma blīvums ir proporcionāls tās absolūtās temperatūras ceturtajam līmenim (atgādiniet, ka absolūto temperatūru mēra Kelvīnā un mēra no temperatūras absolūtā nulles, kas ir „aukstāka” par 273 grādiem pēc Celsija. ) - un fizikas mācību grāmatās labi pazīstama “līkumainā līkne” bija “noteikta”.

Ko tas ir saistīts ar sākotnējo jautājumu? Ļoti vienkārši: izrādās, ka atbilstošā saules līkne ir pilnīgi aprakstīta ar ACHT līkni ar temperatūru ~ 6000 Kelvin! Tajā pašā laikā maksimālais radiācijas maksimums atrodas ~ 450 nanometru (ultravioletā!) Reģionā, tāpēc mēs vēlreiz pateicamies par mūsu zemes atmosfēru, lai absorbētu šo radiāciju drošā līmenī, kurā mēs visi varam dzīvot planētas virsmā dienas gaismā, nevis sēdēt caurumos un rāpot uz virsmas tikai naktī.

Un ko par mūsu spuldzi? Tās karstā spirāle arī pakļaujas tam pašam likumam, bet iegūtā temperatūra ir aptuveni puse no saules temperatūras (volframa kušanas temperatūra, no kuras parasti tiek gatavotas kvēlspuldzes, ir ~ 3422 grādi pēc Celsija), bet darba temperatūra nepārsniedz ~ 2800 grādus pēc Celsija. . Līdz ar to kvēlspuldzes starojuma maksimums “izspiež” infrasarkanā starojuma laukumā un atrodas viena mikrometra (1000 nanometru) reģionā, tas ir, mājsaimniecības kvēlspuldze ir vairāk „apkures” nekā “apgaismojuma” ierīce (efektivitāte ~ 6%) un mazāka jauda sliktāka efektivitāte).

Minēsim vēl vienu praktisku aspektu: jaunajām fluorescējošajām un LED lampām parasti ir krāsu temperatūra (t.i., AChT temperatūra ar tādu pašu krāsu toņu) ir daudz augstāka nekā kvēlspuldze, un līdz ar to šāda luktura gaisma ir „zilāka” un mazāk izplatīta nekā sarkana - dzeltenie toņi (tiek ieviesti pat īpatnības - „auksts”, “neitrāls” un “silts” balts gaisma).

Jauda

Gaismas spuldzes un Saules kopējā starojuma jaudas salīdzinājums skaidri parāda astronomisko vērtību nošķirtību no mājsaimniecības: ja spuldze redzamās gaismas un siltuma veidā izstaro 10 ^ 2 vatus, tad Saule ~ 4 * 10 ^ 26 vati - gandrīz divdesmit pieci atšķirības pasūtījumi! Tagad mēģiniet rēķināties ar savu atpūtu, cik simts kvēlspuldzes vajadzēja, lai aizvietotu sauli un cik daudz vietas saules sistēmā viņi aizņemtu ...

Ieteicams

Direct LED vai Edge Led - kas ir labāk izvēlēties
2019
Kā putni atšķiras no dzīvniekiem?
2019
Kāda ir atšķirība starp vingrošanas un dzemdību baktērijām?
2019