Fizyka prawa Wien

Prawo Wien'a, zwane także prawem przesunięcia Wien'a, zależność między temperaturą ciała czarnego (idealna substancja, która emituje i pochłania wszystkie częstotliwości światła) a długością fali, przy której emituje najwięcej światła. Jego nazwa pochodzi od niemieckiego fizyka Wilhelma Wien, który otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1911 roku za odkrycie prawa.

Wien badał długość fali lub rozkład częstotliwości promieniowania ciała doskonale czarnego w latach 90. XIX wieku. Jego pomysłem było użycie jako dobrego przybliżenia idealnego ciała czarnego piekarnika z małą dziurką. Wszelkie promieniowanie, które dostaje się do małej dziury, jest rozpraszane i odbijane od wewnętrznych ścian pieca tak często, że prawie całe przychodzące promieniowanie jest pochłaniane, a szansa, że ​​część z niego wydostanie się ponownie z otworu, może być bardzo mała. Promieniowanie wychodzące z tego otworu jest wówczas bardzo bliskie równowadze promieniowania elektromagnetycznego ciała czarnego odpowiadającego temperaturze pieca. Wien Stwierdzono, że energia promieniowania o długości fali dW na przedział dλ ma maksimum przy określonej długości fali X _m i przesunięcia maksimum krótszych długościach fal jak temperatura T wzrasta. Stwierdził, że produkt λ_m T jest stałą bezwzględną: λ _m T = 0,2898 centymetra Kelvina.

Prawo Wiena dotyczące przesunięcia maksymalnej mocy promieniowania na wyższe częstotliwości wraz ze wzrostem temperatury wyraża się w postaci ilościowej, co jest powszechną obserwacją. Ciepłe przedmioty emitują promieniowanie podczerwone, które jest odczuwane przez skórę; przy T = 950 K można zaobserwować matową czerwoną poświatę; a kolor rozjaśnia się do pomarańczowego i żółtego wraz ze wzrostem temperatury. Żarnik wolframowy żarówki ma temperaturę T = 2500 K i emituje jasne światło, ale szczyt jego widma w tej temperaturze nadal znajduje się w podczerwieni, zgodnie z prawem Wien'a. Pik zmienia się w widoczny żółty, gdy temperatura wynosi T = 6000 K, podobnie jak temperatura powierzchni Słońca.