Что такое закон смещения Вина?
Закон смещения Вина описывает, как меняется длина волны, на которой абсолютно чёрное тело излучает максимум энергии, в зависимости от температуры. Чем горячее объект, тем короче длина волны его максимального излучения (сдвиг в сторону синего); более холодные тела дают максимум на больших длинах волн (ближе к красному и инфракрасному диапазону). Закон универсален: он одинаково применим к звёздам, нитям накала ламп, планетам и любому идеальному тепловому излучателю.
Как пользоваться калькулятором
Введите абсолютную температуру объекта в кельвинах (К). Калькулятор разделит постоянную Вина \(b = 2{,}897 \cdot 10^{-3}\ \text{м}\cdot\text{К}\) на эту температуру и выдаст длину волны максимума излучения \(\lambda_{\text{max}}\) — сразу в нанометрах и в метрах. Не забудьте, что градусы Цельсия нужно сначала перевести в кельвины, прибавив 273,15.
Разбираем формулу
Зависимость выражается формулой $$\lambda_{\text{max}} = \frac{b}{T}$$ где \(T\) — абсолютная температура в кельвинах, а \(b\) — постоянная смещения Вина. Поскольку \(\lambda_{\text{max}}\) обратно пропорциональна \(T\), при удвоении температуры длина волны максимума сокращается вдвое. Именно поэтому раскалённый металл сначала светится тускло-красным, затем оранжевым, жёлтым и, наконец, бело-голубым по мере нагрева.
Пример расчёта
Температура поверхности Солнца составляет около 5778 К. Подставляем в формулу: $$\lambda_{\text{max}} = \frac{2{,}897 \cdot 10^{-3}}{5778} \approx 5{,}014 \cdot 10^{-7}\ \text{м} = 501{,}4\ \text{нм}$$ Это попадает в сине-зелёную область видимого спектра, что вполне соответствует тому, что Солнце является почти идеальным излучателем абсолютно чёрного тела.
Частые вопросы
В каких единицах должна быть температура? Всегда в кельвинах. Чтобы перевести из градусов Цельсия, прибавьте 273,15.
Почему результат показан в нанометрах? Длины волн видимого и ближнего инфракрасного диапазона удобно выражать именно в нанометрах (\(1\ \text{нм} = 10^{-9}\ \text{м}\)); кроме того, мы показываем исходное значение в метрах.
Предполагается ли идеальное чёрное тело? Да. Реальные объекты излучают немного иначе, но для тепловых источников закон Вина даёт отличное первое приближение.
