Какво е различно от светлината на слънцето: описание и различия

Трудно е да се намерят в дома два обекта, които са коренно различни по мащаб от нашето светило и обикновена крушка с нажежаема жичка на сто: дори средният диаметър на двете се различава с десет порядъка (съответно ~ 1, 392 · 10 ^ 9 метра и ~ 0, 05 метра) - И двата обекта са източници на светлина и в този аспект има смисъл да се сравняват.

Спектър и цветова температура

От детството и първите независими физически експерименти (като поставяне на пирон в пламъка на газова печка или изгаряне на въглища от огън), ние вече знаем, че ако материалното тяло се загрее правилно, то започва да свети - и колкото по-светло, толкова по-силно загрейте

Учените отдавна се интересуват от един и същ въпрос, но за строго количествено и качествено описание на явлението те първо трябва да въведат абстрактно понятие - абсолютно черно тяло (ACHT). Въпросът е, че електромагнитното излъчване от нагрятото тяло (и светлината е само електромагнитно излъчване, като радио вълни, рентгенови лъчи и т.н.) основно зависи от това какви дължини на вълните (сегменти на спектъра) абсорбират такива тела.

Принципът е прост: ако нещо се абсорбира много добре в някои диапазони, то тогава то също излъчва добре в същите диапазони - затова подобно абстрактен идеален абсорбиращ и излъчващ орган се нарича „черен”. В същото време отбелязваме, че неидеалните тела се наричат ​​„сиви“ или „оцветени“ - и чрез подходящи корекции отново се „обвързват” със свойствата на черното тяло.

Така че, ние имаме ABT, че при всяка температура той абсорбира цялото излъчване, което пада върху него, независимо от дължината на вълната - как изглежда законът, описващ неговия спектър? В края на 19-ти век физикът И. Стефан се зае с този въпрос от практическата страна, а от теоретичния Л. Болцман съответният физически закон в учебниците сега се нарича закон Стефан-Болцман.

Оказа се, че получената обемна плътност на равновесната радиация и общата емисионна способност на АБТ са пропорционални на четвъртата степен на абсолютната му температура (напомняме, че абсолютната температура се измерва в Келвин и се измерва от абсолютната нула на температурата, която е „по-студена“ от 273 градуса по Целзий). ) - и в учебниците по физика „предписана“ е добре познатата „гърбава крива“.

Какво общо има това с първоначалния въпрос? Много просто: Оказва се, че съответната крива за Слънцето е перфектно описана от кривата за ACHT с температура от ~ 6000 Келвина! В същото време, пикът на радиационния максимум лежи в района на ~ 450 нанометра (ултравиолетово!) - затова отново казваме „Благодарим ви много за нашата земна атмосфера за абсорбиране на тази радиация до безопасно ниво, на което всички можем да живеем на повърхността на планетата“. дневна светлина, а не да седи в дупките и да пълзи на повърхността само през нощта.

Ами нашата крушка? Нейната гореща спирала също се подчинява на същия закон, но получената температура е около половината от слънчевата температура (точката на топене на волфрама, от която обикновено се правят лампи с нажежаема жичка, е ~ 3422 градуса по Целзий - но работната температура не надвишава ~ 2800 градуса по Целзий) и е около 3000 Келвина., Следователно, пикът на излъчване на нажежаемата лампа „избухва“ в инфрачервената радиационна зона и е разположен в областта на един микрометър (1000 нанометра) - тоест, битовата нажежаема лампа е „по-нагряваща” от „осветително” устройство (ефективност ~ 6%) и по-малко енергия по-лошо е ефективността).

Нека споменем още един практичен аспект: новите флуоресцентни и светодиодни лампи обикновено имат цветова температура (т.е. AChT температура със същия цветен тон) е много по-висока от една лампа с нажежаема жичка - и следователно светлината от такава лампа е „по-синя“ и по-рядка от червената. - жълти тонове (въвеждат се дори специални характеристики - „студена“, „неутрална“ и „топла“ бяла светлина).

мощност

Сравнението на общата радиационна мощност на електрическата крушка и на Слънцето ясно показва чудовищното разделяне на астрономическите стойности от домакинството: ако една крушка под формата на видима светлина и топлина излъчва 10 ^ 2 вата, то слънцето ~ 4 * 10 ^ 26 вата - почти двадесет и пет реда разлика! Сега се опитайте да разчитате на свободното си време колко стотни от крушките с нажежаема жичка, които са необходими, за да заменят слънцето и колко място в слънчевата система ще заемат ...

Препоръчано

Каква е разликата между технопарк и индустриален парк?
2019
Кератин изправяне или ламиниране: какво е по-добре и каква е разликата
2019
Джес и Ярин: сравнение и кое е по-добро
2019