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Wiens Rechtsphysik

Wiens Rechtsphysik
Wiens Rechtsphysik
Anonim

Das Wiener Gesetz, auch Wienes Verschiebungsgesetz genannt, ist die Beziehung zwischen der Temperatur eines schwarzen Körpers (einer idealen Substanz, die alle Lichtfrequenzen emittiert und absorbiert) und der Wellenlänge, bei der er das meiste Licht emittiert. Es ist nach dem deutschen Physiker Wilhelm Wien benannt, der 1911 den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung des Gesetzes erhielt.

Wien untersuchte in den 1890er Jahren die Wellenlänge oder Frequenzverteilung der Schwarzkörperstrahlung. Es war seine Idee, als gute Annäherung für den idealen schwarzen Körper einen Ofen mit einem kleinen Loch zu verwenden. Jegliche Strahlung, die in das kleine Loch eintritt, wird so oft von den Innenwänden des Ofens gestreut und reflektiert, dass fast die gesamte einfallende Strahlung absorbiert wird und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teil davon wieder aus dem Loch herauskommt, außerordentlich gering ist. Die aus diesem Loch austretende Strahlung kommt dann der elektromagnetischen Gleichgewichtsstrahlung des schwarzen Körpers entsprechend der Ofentemperatur sehr nahe. Wien fand heraus, dass die Strahlungsenergie dW pro Wellenlängenintervall dλ bei einer bestimmten Wellenlänge λ m ein Maximum aufweist und dass sich das Maximum mit zunehmender Temperatur T zu kürzeren Wellenlängen verschiebt. Er fand, dass das Produkt λm T ist eine absolute Konstante: λ m T = 0,2898 Zentimeter Kelvin.

Das Wiener Gesetz der Verschiebung des Strahlungsleistungsmaximums zu höheren Frequenzen bei steigender Temperatur drückt in quantitativer Form alltägliche Beobachtungen aus. Warme Objekte senden Infrarotstrahlung aus, die von der Haut wahrgenommen wird. nahe T = 950 K kann ein mattes rotes Leuchten beobachtet werden; und die Farbe wird orange und gelb, wenn die Temperatur erhöht wird. Das Wolframfilament einer Glühbirne ist T = 2.500 K heiß und emittiert helles Licht, dennoch liegt der Peak seines Spektrums bei dieser Temperatur nach dem Wiener Gesetz immer noch im Infrarot. Der Peak verschiebt sich zu sichtbarem Gelb, wenn die Temperatur T = 6.000 K beträgt, wie die der Sonnenoberfläche.