Vad skiljer sig från solens ljus: en beskrivning och skillnader

Det är svårt att hitta i hemmet två objekt som är så radikalt olika i skala än vår luminary och en vanlig glödlampa per hundra: även den genomsnittliga diametern hos de två skiljer sig åt med tio storleksordningar (~ 1, 392 · 10 ^ 9 meter respektive ~ 0, 05 meter) Båda objekten är ljuskällor, och i denna aspekt är det meningsfullt att jämföra dem.

Spektrum och färgtemperatur

Sedan barndomen och de första oberoende fysiska experimenten (som att sätta in en spik i en gaspanna eller blåsa kol från en eld) vet vi redan att om en materiell kropp värms ordentligt börjar den glöda - och ju ljusare desto starkare är vi värma upp

Forskare har länge varit intresserade av samma fråga, men för en strikt kvantitativ och kvalitativ beskrivning av fenomenet måste de först presentera ett abstrakt begrepp - en helt svart kropp (ACHT). Poängen är att elektromagnetisk strålning från en uppvärmd kropp (och ljus är bara elektromagnetisk strålning, som radiovågor, röntgenstrålar etc.) beror i grunden på vilka våglängder (spektrumsegment) en sådan kropp absorberar.

Principen är enkel: Om något absorberas mycket i vissa områden, så strålar det också bra ut i samma räckvidd - det är därför en sådan abstrakt idealisk absorberande och strålande kropp kallas "svart". Samtidigt noterar vi att icke-idealiska kroppar kallas "grå" eller "färgad" - och genom lämpliga korrigeringar är de igen "bundna" till svarta kroppens egenskaper.

Så, vi har ABT, som vid vilken temperatur som helst absorberar all strålning som faller på den, oavsett våglängden - vad ser lagen ut som beskriver sitt spektrum? I slutet av 1800-talet tog fysikern I.Stefan upp den här frågan från den praktiska sidan, och från den teoretiska L. Boltzman, är den motsvarande fysiska lagen i läroböcker nu kallad Stefan-Boltzmann-lagen.

Det visade sig att den resulterande volyldensiteten för jämviktstrålningen och den totala emissiviteten hos ABT är proportionell mot den fjärde graden av dess absoluta temperatur (minns att den absoluta temperaturen mäts i Kelvin och mäts från den absoluta nollpunkten, som är "kallare" än 273 grader Celsius ) - och i fysikens läroböcker var den välkända "hunchback-kurvan" "föreskriven".

Vad har detta att göra med den ursprungliga frågan? Mycket enkelt: Det visar sig att motsvarande kurva för solen perfekt beskrivs av kurvan för ACHT med en temperatur på ~ 6000 Kelvin! Samtidigt ligger toppen av strålningstoppet i området 450 nanometer (ultraviolett!). Därför säger vi än en gång tack till vår jordiska atmosfär för att absorbera denna strålning till en säker nivå där vi alla kan leva på planetens yta dagsljus och inte sitta i hålen och krypa ut till ytan bara på natten.

Och hur är det med vår glödlampa? Dess heta spiral följer också samma lag, men den resulterande temperaturen är ungefär hälften av soltemperaturen (smältpunkten för volfram, varav glödlampor brukar tillverkas, är ~ 3422 grader Celsius - men arbetstemperaturen överstiger inte ~ 2800 grader Celsius) och är ca 3000 Kelvin . Därför "strålar strålningen från glödlampan" in i det infraröda strålningsområdet och ligger i en mikrometer (1000 nanometer) - det vill säga en hushålls glödlampa är mer "uppvärmning" än en "belysningsenhet" (effektivitet ~ 6%) och mindre effekt ju sämre effektiviteten).

Låt oss nämna en mer praktisk aspekt: ​​nya fluorescerande och LED-lampor brukar ha en färgtemperatur (dvs en AChT-temperatur med samma färgton) är mycket högre än en glödlampa - och därför är ljuset från en sådan lampa "blåare" och mindre vanligt än rött - Gula toner (även speciella egenskaper införs - "kallt", "neutralt" och "varmt" vitt ljus).

effekt

Jämförelse av ljuskällans totala strålkraft och solen visar tydligt den monströsa separationen av astronomiska värden från hushållet: om en glödlampa i form av synligt ljus och värme avger 10 ^ 2 watt, så är solen ~ 4 * 10 ^ 26 watt - nästan tjugofem skillnadsordener! Försök nu räkna hur många hundra glödlampor det tog för att ersätta solen och hur mycket utrymme i solsystemet de skulle ockupera ...

Rekommenderas

Clotrimazol ljus eller tabletter - vilket är bättre att välja?
2019
Warfarin och kardiomagnyl: skillnaden mellan medel och vad som är bättre
2019
Vad är bättre än iPhone SE eller Honor 9?
2019