Kaj je drugačno od svetlobe sonca: opis in razlike

Na domu je težko najti dva predmeta, ki sta tako radikalno drugačna od naše svetilke in navadne žarnice na sto: celo povprečni premer obeh se razlikuje za deset vrst velikosti (~ 1.392 · 10 ^ 9 metrov oz. 0.05 metrov) - vendar Oba objekta sta vir svetlobe in v tem pogledu ju je smiselno primerjati.

Spekter in barvna temperatura

Že od otroštva in prvih samostojnih fizikalnih poskusov (kot je dajanje žeblja v plamen plinske peči ali pihanje ognja iz ognja), že vemo, da če se materialno telo pravilno segreje, začne žareti - in bolj svetlo, segrejte

Znanstveniki že dolgo zanimajo isto vprašanje, toda za strogo kvantitativni in kvalitativni opis pojava so morali najprej uvesti abstraktni koncept - popolnoma črno telo (ACHT). Bistvo je, da je elektromagnetno sevanje ogrevanega telesa (in svetloba le elektromagnetno sevanje, kot so radijski valovi, rentgenski žarki itd.) V bistvu odvisno od tega, katere valovne dolžine (segmenti spektra) takšno telo absorbira.

Načelo je preprosto: če se nekaj dobro absorbira v nekaterih območjih, potem tudi dobro oddaja v istih razponih - zato se tako abstraktno idealno absorbirajoče in sevalno telo imenuje »črno«. Hkrati ugotavljamo, da se neidealna telesa imenujejo "siva" ali "obarvana" - in se z ustreznimi popravki spet "vežejo" na lastnosti črnega telesa.

Torej imamo ABT, da pri kateri koli temperaturi absorbira vse sevanje, ki pada na njem, ne glede na valovno dolžino - kako izgleda zakon, ki opisuje njegov spekter? Konec 19. stoletja je fizik I.Stefan to vprašanje obravnaval s praktične strani, iz teoretičnega L. Boltzmana pa se ustrezni fizikalni zakon v učbenikih zdaj imenuje Stefan-Boltzmannov zakon.

Izkazalo se je, da je nastala volumska gostota ravnotežnega sevanja in skupna emisivnost ABT sorazmerna četrti stopnji njene absolutne temperature (spomnite se, da se absolutna temperatura meri v Kelvinu in se meri iz absolutne ničle temperature, ki je „hladnejša“ od 273 stopinj Celzija. ) - in v učbenikih fizike je bila »predpisana« znana »grbasta krivulja«.

Kaj ima to opraviti z izvirnim vprašanjem? Zelo preprosto: izkaže se, da je ustrezna krivulja za Sonce popolnoma opisana s krivuljo za ACHT s temperaturo ~ 6000 Kelvinov! Istočasno pa je najvišja vrednost sevanja največ 450 nanometrov (ultravijolična!) - zato še enkrat zahvaljujemo našemu zemeljskemu vzdušju za absorbiranje tega sevanja na varno raven, na kateri lahko vsi živimo na površini planeta. dnevna svetloba, in ne sedite v luknje in se plazite po površini le ponoči.

Kaj pa naša žarnica? Njegova vroča spirala je prav tako v skladu z istim zakonom, vendar je temperatura, ki nastane, približno polovica sončne temperature (tališče volframa, iz katerega se običajno izdelujejo žarnice z žarilno nitko, je ~ 3422 stopinj Celzija - vendar delovna temperatura ne presega ~ 2800 stopinj Celzija) in je približno 3000 Kelvinov . Zato je vrh sevanja žarnice z žarilno nitko »odcepi« v območje infrardečega sevanja in se nahaja v območju enega mikrometra (1000 nanometrov) - to pomeni, da je gospodinjska žarnica bolj „ogrevalna“ kot naprava za razsvetljavo (učinkovitost ~ 6%) in manj moči slabša učinkovitost).

Naj omenimo še en praktičen vidik: nove fluorescenčne in LED sijalke imajo običajno barvno temperaturo (tj. Temperaturo AChT z enakim barvnim tonom), ki je veliko višja od žarnice z žarilno nitko - in zato je svetloba iz takšne svetilke „modrejša“ in manj pogosta kot rdeča. - rumeni toni (uvedene so tudi posebne značilnosti - "hladna", "nevtralna" in "topla" bela svetloba).

Moč

Primerjava celotne sevalne moči žarnice in Sonca jasno kaže na pošastno ločitev astronomskih vrednosti od gospodinjstva: če žarnica v obliki vidne svetlobe in toplote oddaja 10 ^ 2 vatov, potem Sonce ~ 4 * 10 ^ 26 vatov - skoraj petindvajset vrst razlik! Sedaj poskusite v svojem prostem času prešteti, koliko stotin žarnic, ki jih je bilo potrebno zamenjati za sonce, in koliko prostora v sončnem sistemu bodo zasedle ...

Priporočena

Kaj je bolje zgraditi hišo ali kupiti pripravljen?
2019
Loratadin ali Suprastin: katera od zdravil je boljša
2019
Valjčni in drsni ležaji: značilnosti in kakšna je razlika
2019