Prawo Wiena

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Rozkład Plancka dla różnych temperatur. Moc [kJ/s] promieniowania przez ciało o powierzchni 1 m² do pełnego kąta bryłowego w zakresie długości fal od 0 do 2 μm.

Prawo Wiena – prawo opisujące promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez ciało doskonale czarne. Ze wzrostem temperatury widmo promieniowania ciała doskonale czarnego przesuwa się w stronę fal krótszych, zgodnie ze wzorem:

Prawo Plancka – prawo opisujące emisję promieniowania elektromagnetycznego przez ciało doskonale czarne będące w równowadze termodynamicznej znajdujące się w danej temperaturze.Gwiazda – kuliste ciało niebieskie stanowiące skupisko powiązanej grawitacyjnie materii w stanie plazmy bądź zdegenerowanej. Przynajmniej przez część swojego istnienia gwiazda w sposób stabilny emituje powstającą w jej jądrze w wyniku procesów syntezy jądrowej atomów wodoru energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego, w szczególności światło widzialne. Gwiazdy zbudowane są głównie z wodoru i helu, prawie wszystkie atomy innych cięższych pierwiastków znajdujące się we Wszechświecie powstały w efekcie zachodzących w nich przemian jądrowych lub podczas wieńczących ich istnienie wybuchów.

gdzie:

Wilhelm Wien (ur. 13 stycznia 1864, zm. 30 sierpnia 1928) – fizyk niemiecki, laureat nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w roku 1911 za ustalenie związku między temperaturą ciała doskonale czarnego a jego promieniowaniem cieplnym.Prawo Rayleigha-Jeansa – w fizyce, prawo określające rozkład promieniowania ciała doskonale czarnego, zostało zaproponowane przez angielskiego fizyka Johna Rayleigha, oraz matematyka i astronoma Jamesa Jeansa. Prawo to obecnie pełni jedynie rolę historyczną.
długość fali o maksymalnej mocy promieniowania mierzona w metrach, – temperatura ciała doskonale czarnego mierzona w kelwinach, – stała Wiena.

Prawo Wiena zostało odkryte przez Wilhelma Wiena, który sformułował je na podstawie danych doświadczalnych w 1893 roku. Teoretycznie prawo to można wyprowadzić z rozkładu Plancka promieniowania ciała doskonale czarnego, które Planck sformułował w 1900 roku.

Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) – rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego.Max Karl Ernst Ludwig Planck (ur. 23 kwietnia 1858 w Kilonii, zm. 4 października 1947 w Getyndze) – niemiecki fizyk, autor prac z zakresu termodynamiki, promieniowania termicznego, energii, dyspersji, optyki, teorii względności, a przede wszystkim teorii kwantów.

Prawo Wiena znajduje liczne zastosowania, np. pozwala określić temperatury gwiazd na podstawie pomiaru ich światła, przy założeniu, że promieniują one jak ciało doskonale czarne (co jest bliskie prawdy).

Rozkład Wiena[ | edytuj kod]

Porównanie teorii widm promieniowania dla ciała o temperaturze 8 mK według: a) prawa Rayleigha-Jeansa (widmo wyprowadzone z klasycznej termodynamiki; niedokładne dla dużych częstotliwości), b) prawa Wiena (oparte o eksperymenty, ale niedokładne), c) prawa Plancka (oparte o eksperymenty, dokładne, następnie wyprowadzone teoretycznie; dało początek fizyce kwantowej).

Na podstawie danych doświadczalnych Wien sformułował także wzór, zwany drugim prawem Wiena, określający rozkład promieniowania ciała doskonale czarnego:

Widmo spektroskopowe – zarejestrowany obraz promieniowania rozłożonego na poszczególne częstotliwości, długości fal lub energie. Widmo, które powstało w wyniku emisji promieniowania przez analizowaną substancję albo na skutek kontaktu z nią (przeszło przez nią lub zostało przez nią odbite), może dostarczyć szeregu cennych informacji o badanej substancji.Ciało doskonale czarne – pojęcie stosowane w fizyce dla określenia ciała pochłaniającego całkowicie padające na nie promieniowanie elektromagnetyczne, niezależnie od temperatury tego ciała, kąta padania i widma padającego promieniowania. Współczynnik pochłaniania dla takiego ciała jest równy jedności dla dowolnej długości fali.

gdzie: – stałe wyznaczane doświadczalnie.

Wzór ten ma obecnie jedynie znaczenie historyczne, nie opisuje bowiem promieniowania ciała doskonale czarnego dokładnie. Max Planck zauważył niepoprawność wzoru i poprawił go, a następnie uzasadnił teoretycznie.

Zobacz też[ | edytuj kod]

  • ciało doskonale czarne
  • prawo Rayleigha-Jeansa
  • rozkład Plancka
  • widmo promieniowania
  • Bibliografia[ | edytuj kod]

  • Jerzy Bodzenta: Wykłady z fizyki. Gliwice: Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, 2004, s. 155–160.




  • Reklama