Kako temperatura utječe na valnu duljinu?

Temperatura je u obrnutom odnosu s valnom duljinom elektromagnetskog zračenja. Kako temperatura raste, valna duljina se smanjuje. To je vidljivo iz Wienovog zakona pomaka, koji kaže da je valna duljina maksimalne emisije crnog tijela obrnuto proporcionalna njegovoj termodinamičkoj temperaturi.

Matematički, Wienov zakon pomaka može se izraziti kao:

λmax =b/T

gdje:

λmax je valna duljina maksimalne emisije u metrima (m)

b je Wienova konstanta pomaka, približno 2,898×10-3 m⋅K

T je termodinamička temperatura u Kelvinima (K)

Kao primjer, razmotrimo dva objekta na različitim temperaturama:

Objekt 1: Temperatura =300 K (sobna temperatura)

Koristeći Wienov zakon pomaka, možemo izračunati valnu duljinu maksimalne emisije za Objekt 1:

λmax =b/T

λmax =(2,898×10-3 m⋅K)/(300 K)

λmax ≈ 9,66 × 10-6 m

To znači da Objekt 1 emitira zračenje s vršnom valnom duljinom u infracrvenom području elektromagnetskog spektra, koje je nevidljivo ljudskom oku.

Objekt 2: Temperatura =5000 K (približno površinskoj temperaturi sunca)

Za objekt 2:

λmax =b/T

λmax =(2,898×10-3 m⋅K)/(5000 K)

λmax ≈ 5,796 × 10-7 m

U ovom slučaju, vršna valna duljina emisije je u vidljivom području spektra, što odgovara žućkasto-bijeloj boji. Zbog toga nam sunce izgleda svijetlo i blistavo.

Ukratko, više temperature odgovaraju kraćim valnim duljinama, dok niže temperature odgovaraju dužim valnim duljinama. Ovaj odnos je ključan u raznim znanstvenim poljima, kao što su astrofizika, toplinsko zračenje i daljinska detekcija.