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 thay đổi theo nhiệt độ. Vật càng nóng thì phát sáng ở bước sóng càng ngắn (ngả về phía xanh lam), trong khi vật lạnh hơn đạt đỉnh ở bước sóng dài hơn (ngả về phía đỏ và hồng ngoại). Đây là một định luật phổ quát — nó đúng cho các ngôi sao, dây tóc bóng đèn sợi đốt, hành tinh và bất kỳ vật phát xạ nhiệt lý tưởng nào.
Cách Sử Dụng Máy Tính
Nhập nhiệt độ tuyệt đối của vật thể tính bằng Kelvin (K). Máy tính sẽ lấy hằng số dịch chuyển Wien \(b = 2{,}897 \times 10^{-3}\ \text{m}\cdot\text{K}\) chia cho nhiệt độ đó để cho ra bước sóng cực đại \(\lambda_{\text{max}}\), được hiển thị đồng thời theo nanomet và mét. Lưu ý đổi từ độ C sang Kelvin trước bằng cách cộng thêm 273,15.
Giải Thích Công Thức
Mối liên hệ được biểu diễn là
$$\lambda_{\text{max}} = \frac{b}{T}$$trong đó \(T\) là nhiệt độ tuyệt đối tính bằng Kelvin và \(b\) là hằng số dịch chuyển Wien. Vì \(\lambda_{\text{max}}\) tỉ lệ nghịch với \(T\), nên khi nhiệt độ tăng gấp đôi thì bước sóng cực đại giảm đi một nửa. Đó là lý do vì sao một thanh kim loại bị nung nóng ban đầu phát sáng đỏ sẫm, rồi chuyển sang cam, vàng, và cuối cùng là trắng xanh khi càng nóng hơn.
Ví Dụ Minh Họa
Nhiệt độ bề mặt Mặt Trời vào khoảng 5778 K. Áp dụng công thức:
$$\lambda_{\text{max}} = \frac{2{,}897 \times 10^{-3}}{5778} \approx 5{,}014 \times 10^{-7}\ \text{m} = 501{,}4\ \text{nm}$$Giá trị này nằm trong vùng ánh sáng xanh lục–xanh lam của vùng nhìn thấy, phù hợp với việc Mặt Trời là một vật bức xạ đen gần như hoàn hảo.
Câu Hỏi Thường Gặp
Nhiệt độ cần nhập theo đơn vị nào? Luôn là Kelvin. Để đổi từ độ C, bạn cộng thêm 273,15.
Vì sao kết quả lại tính bằng nanomet? Bước sóng vùng nhìn thấy và cận hồng ngoại được biểu diễn thuận tiện theo nanomet (\(1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}\)); chúng tôi cũng hiển thị giá trị gốc tính bằng mét.
Công thức này có giả định vật đen hoàn hảo không? Có. Các vật thể thực tế phát xạ hơi khác một chút, nhưng định luật Wien cho kết quả xấp xỉ ban đầu rất tốt đối với các nguồn nhiệt.
