Что такое закон смещения Вина?
Закон смещения Вина описывает, как меняется длина волны, на которую приходится максимум излучения абсолютно чёрного тела, при изменении его температуры. Чем горячее объект, тем короче длина волны, на которой он светится ярче всего (сдвиг в сторону синего и ультрафиолета), тогда как у более холодных тел максимум приходится на бóльшие длины волн (красный и инфракрасный диапазон). Согласно закону, длина волны максимума обратно пропорциональна абсолютной температуре: чем выше температура, тем короче длина волны в максимуме излучения.
Формула
Длина волны максимума излучения вычисляется так:
$$\lambda_{\max} = \frac{b}{T}$$где T — абсолютная температура в кельвинах (К), а b — постоянная смещения Вина, равная \(2{,}897771955 \times 10^{-3}\ \text{м}\cdot\text{К}\). Результат \(\lambda_{\max}\) получается в метрах; для удобства калькулятор также переводит его в нанометры (нм) и микрометры (мкм).
Как пользоваться калькулятором
Введите абсолютную температуру объекта в кельвинах и нажмите «Рассчитать». Чтобы перевести значение из градусов Цельсия, прибавьте 273,15; чтобы перевести из Фаренгейта, используйте формулу \(K = (°F - 32) \times 5/9 + 273{,}15\). Калькулятор выдаст длину волны максимума излучения в нанометрах, микрометрах и метрах.
Пример расчёта
Эффективная температура фотосферы Солнца составляет около 5778 К. Подставим в формулу: $$\lambda_{\max} = \frac{2{,}897771955 \times 10^{-3}}{5778} \approx 5{,}015 \times 10^{-7}\ \text{м} = 501{,}5\ \text{нм}$$ Это значение попадает в зелёную часть видимого спектра — именно поэтому максимум солнечного излучения приходится на видимый свет. Не в последнюю очередь по этой причине жизнь на Земле развила способность видеть именно эти длины волн.
Частые вопросы
Почему температуру нужно указывать в кельвинах? В законе Вина используется абсолютная температура, поэтому отсчёт должен вестись от абсолютного нуля. Значения в градусах Цельсия или Фаренгейта дадут неверный результат.
Подходит ли закон для любого объекта? Строго закон применим к идеальным абсолютно чёрным телам, но он даёт хорошее приближение для звёзд, раскалённых металлов и других тепловых источников излучения.
Что такое постоянная смещения Вина? Это фундаментальная физическая постоянная, \(b \approx 2{,}897771955 \times 10^{-3}\ \text{м}\cdot\text{К}\), которая выводится из положения максимума в законе излучения Планка.
