Định Luật Dịch Chuyển Wien Là Gì?
Định luật dịch chuyển Wien mô tả cách bước sóng mà tại đó một vật đen phát ra nhiều bức xạ nhất sẽ dịch chuyển khi nhiệt độ của nó thay đổi. Vật càng nóng thì phát sáng ở bước sóng càng ngắn (về phía màu xanh lam và tử ngoại), còn vật càng lạnh thì đỉnh phát xạ nằm ở bước sóng dài hơn (về phía màu đỏ và hồng ngoại). Nói cách khác, bước sóng cực đại tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối: nhiệt độ tăng thì bước sóng cực đại giảm.
Công Thức
Bước sóng cực đại được tính bằng:
$$\lambda_{\max} = \frac{b}{T}$$trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối tính bằng kelvin (K), và b là hằng số dịch chuyển Wien, bằng \(2{,}897771955 \times 10^{-3}\ \text{m}\cdot\text{K}\). Kết quả \(\lambda_{\max}\) có đơn vị mét; để tiện theo dõi, máy tính này còn quy đổi sang nanomet (nm) và micromet (µm).
Cách Sử Dụng Máy Tính
Nhập nhiệt độ tuyệt đối của vật bằng kelvin rồi bấm tính. Nếu bạn có nhiệt độ theo độ C, hãy cộng thêm 273,15; nếu theo độ F, hãy dùng công thức \(K = (\degree F - 32) \times \frac{5}{9} + 273{,}15\). Máy tính sẽ trả về bước sóng phát xạ cực đại theo nanomet, micromet và mét.
Ví Dụ Minh Họa
Quang quyển của Mặt Trời có nhiệt độ hiệu dụng khoảng 5778 K. Áp dụng định luật: $$\lambda_{\max} = \frac{2{,}897771955 \times 10^{-3}}{5778} \approx 5{,}015 \times 10^{-7}\ \text{m} = 501{,}5\ \text{nm}$$ Giá trị này rơi vào vùng màu lục trong dải ánh sáng khả kiến, lý giải vì sao bức xạ của Mặt Trời đạt đỉnh ở ánh sáng nhìn thấy — đây cũng là một nguyên nhân quan trọng khiến sự sống trên Trái Đất tiến hóa để nhìn được những bước sóng này.
Câu Hỏi Thường Gặp
Vì sao nhiệt độ phải tính bằng kelvin? Định luật Wien dùng nhiệt độ tuyệt đối, nên giá trị phải được đo từ độ không tuyệt đối. Dùng độ C hay độ F sẽ cho kết quả sai.
Có áp dụng được cho mọi vật không? Định luật đúng với vật đen lý tưởng, nhưng vẫn cho kết quả gần đúng khá tốt với các ngôi sao, kim loại bị nung nóng và những nguồn phát xạ nhiệt khác.
Hằng số dịch chuyển Wien là gì? Đó là một hằng số vật lý cố định, \(b \approx 2{,}897771955 \times 10^{-3}\ \text{m}\cdot\text{K}\), được suy ra từ đỉnh của định luật bức xạ Planck.
