Wein의 법칙은 가장 큰 강도와 물체의 절대 온도를 가진 빛의 파장 사이의 연결을 설정합니다.
다시 말해, Wein의 변위 규칙은 왜 다른 온도에서 사물이 다른 독특한 파장을 생성하는지 설명합니다. 예를 들어, 뜨거운 품목은 파장이 짧아서 붉은 색조를 주지만 냉각기 물체는 더 긴 파장을 방출하여 파란색 색조를줍니다.
Wien 's Law
흑체 라디에이터의 온도가 상승하면 방출 된 총 에너지량이 증가하고 방사선 곡선의 피크가 짧은 파장으로 이동합니다. 플랑크 방사선 공식을 사용하여 최대 값을 계산하면 피크 파장과 온도의 생성물이 일정하다는 것이 발견됩니다.
법의 수학적 표현 :
λ /t =b
여기서,
- λₘ는 가장 큰 강도에 해당하는 최대 파장입니다
- b는 Wien의 변위 상수 =2.8977*103 M.K입니다
- t는 켈빈의 온도 입니다
Wien의 상수는 흑체의 열역학적 온도와 파장 사이의 연결을 정의하는 물리적 상수입니다. 그것은 온도와 흑체의 파장의 산물로, 파장이 온도에 따라 최대 값에 접근함에 따라 감소합니다.
Wien의 변위법의 파생
William Wiens는 열역학을 사용하여 방사선에 의해 방출 된 에너지와 관련하여 파장의 분포를 설명하여 Wien의 분포라는 용어를 결성했습니다. Wien의 분포에 따르면 에너지 분포는 λ-5에 비례하여 다릅니다.
λ의 작은 값의 경우, 지수 성분은 유의미 해지고 다른 요인 λ-5보다 더 기여합니다. 이는 λ가 짧은 파장에서 감소함에 따라 E가 자랍니다. 반면에 λ가 증가하면 지수 요인이 매우 작게됩니다. 이 범위에서는 지배적 인 경우이므로 λ가 증가함에 따라 e는 감소해야합니다.
언뜻보기에 Wien의 법칙은 흑체 방사선 곡선에 대한 적절한 설명으로 보입니다. 그러나 Wien의 분포 법으로 표시된 곡선을 실험 곡선과 비교하십시오. 우리가 볼 수 있듯이, Wien의 법칙은 낮은 A 범위에서 매우 잘 맞지만 더 높은 A 범위에서 두 곡선 사이에는 불일치가 있습니다. 이는 실험적 불확실성에 의해 설명하기에는 너무 큰 이론적 분포 법의 오류를 의미하며, 이론적 문제를 나타냅니다. Wien은 관계의 붕괴를 설명하거나 대체품을 제공 할 수 없었습니다.
Wien의 법칙은 포괄적 인 설명을 제공하지 않지만 다음은 온도에 대한 최대 스펙트럼 방출 전력 의존성을 결정하는 데 사용될 수 있습니다.
우리는 Wien의 변위 법률에서 λ =λₘ, λₘt =b에 있습니다
여기서,
- λₘ - 가장 높은 강도에 해당하는 파장.
- t - 절대 온도
B-Wein의 상수 및 그 값은 2.88 x 10-³ m-k 또는 0.288 cm-k
로 제공됩니다.Wien의 변위법의 한계
Wien의 변위 법에 대한 제약은 더 긴 파장 흑체 방사선이 존재하면 실패 함을 의미합니다. 신체의 온도가 낮아지면 연속 Wein 곡선을 얻을 수 없습니다.
Wien의 변위의 중요성
우리는 Wien의 변위 법칙을 사용하여 천상의 대상의 온도를 계산할 수 있습니다. 원격 센서 개발에 사용됩니다. Wien의 변위 규칙에 대한 추가 사용에는 다음이 포함됩니다.
- 백열 전구등 :필라멘트의 온도가 감소함에 따라 빛의 파장이 더 길어지면 빛이 붉어집니다.
- 태양의 온도 :인간의 눈으로 보이는 녹색 스펙트럼에서 500 nm의 파장을 사용하면 나노 미터 당 태양의 피크 방출을 조사 할 수 있습니다.
결론
양자 역학의 새벽에서 물리학 자의 주요 어려움은 원자의 파동 특성을 설명하는 것이 었습니다. 양자 물리학에서는 흑체 방사선이 중요합니다. 절대 제로 온도에서, 검은 물질은 모든 방사선을 흡수합니다. 즉, 방사선의 전송 또는 방출은 없습니다. 수많은 과학자들이 흑체 방사선에 대한 이해에 기여했습니다.
Max Planck는 흑체 방사선을 정량화 한 반면 Rayleigh-Jeans와 Wein은 Planck의 법칙에 대한 예외를 제공했습니다. 짧은 파장의 경우 Wein의 법칙이 개발되었으며 Rayleigh-Jeans는 더 긴 파장에 대해 설명했습니다. 그러나 Wein의 법칙은 Max Planck의 설명을 선행합니다.
