Mis erineb päikese valgusest: kirjeldus ja erinevused

Kodus on raske leida kahte objekti, mis on skaala poolest nii radikaalselt erinevad kui meie valgustid ja tavalised hõõglambid saja kohta: isegi nende kahe keskmine läbimõõt erineb kümne suurusjärgu võrra (vastavalt ~ 1, 392 · 10 ^ 9 meetrit ja ~ 0, 05 meetrit). Mõlemad objektid on valgusallikad ja selles mõttes on mõttekas neid võrrelda.

Spektri ja värvi temperatuur

Alates lapsepõlvest ja esimestest sõltumatutest füüsilistest katsetest (nagu küünte panemine gaasipliidi leeki või tulekahju puhumisest) teame juba, et kui materiaalset keha kuumutatakse korralikult, hakkab see kuma - ja heledam, seda tugevam me oleme soojendada

Samas küsimuses on teadlased juba ammu huvitatud, kuid nähtuse rangelt kvantitatiivseks ja kvalitatiivseks kirjeldamiseks pidid nad kõigepealt kasutusele võtma abstraktse kontseptsiooni - absoluutselt musta keha (ACHT). Asi on selles, et kuumutatud keha elektromagnetkiirgus (ja valgus on lihtsalt elektromagnetiline kiirgus, nagu raadiolained, röntgenikiirgused jne) sõltub põhiliselt sellest, millised lainepikkused (spektri segmentid) sellist keha neelavad.

Põhimõte on lihtne: kui mõnes vahemikus on midagi väga hästi imendunud, siis kiirgab see ka samades vahemikes - seepärast nimetatakse sellist abstraktset ideaalset absorbeerivat ja kiirgavat keha "mustaks". Samal ajal märgime, et mitte-ideaalseid kehasid nimetatakse "halliks" või "värviliseks" - ja sobivate korrektsioonide kaudu "seotakse" need uuesti musta keha omadustega.

Niisiis, meil on ABT, et mis tahes temperatuuri juures neelab see kogu sellele langeva kiirguse, olenemata lainepikkusest - milline on selle spektrit kirjeldav seadus? 19. sajandi lõpus võttis füüsik I.Stefan selle küsimuse praktilisest küljest vastu ning teoreetilisest L. Boltzmanist nimetatakse õpikute vastavat füüsilist seadust nüüd Stefan-Boltzmanni seaduseks.

Selgus, et tasakaalustatava kiirguse mahu tihedus ja ABT koguemissioon on proportsionaalsed neljanda absoluutse temperatuuri astmega (meenutame, et absoluutset temperatuuri mõõdetakse kelvinites ja mõõdetakse temperatuuri absoluutsest nullist, mis on „külmem” kui 273 kraadi Celsiuse järgi. ) - ja füüsika õpikutes oli „hunchback kõver“ ette nähtud.

Mida see algse küsimusega teeb? Väga lihtne: selgub, et päikese vastavat kõverat kirjeldab täiuslikult ACHT kõver, mille temperatuur on ~ 6000 Kelvin! Samal ajal on kiirguse maksimumkiirus ~ 450 nanomeetri (ultraviolett!) Piirkonnas, mistõttu ütleme veel kord, et täname teid väga maise atmosfääri eest selle kiirguse absorbeerimise eest ohutule tasemele, kus me kõik võime planeedi pinnal elada päevavalguses ja mitte istuda augudesse ja ronida pinnale ainult öösel.

Ja kuidas on meie lamp? Selle kuuma spiraal järgib ka sama seadust, kuid sellest tulenev temperatuur on umbes pool päikese temperatuurist (volframi sulamistemperatuur, millest tavaliselt valmistatakse hõõglambid, on ~ 3422 kraadi Celsiuse järgi, kuid töötemperatuur ei ületa ~ 2800 kraadi Celsiuse järgi) ja umbes 3000 Kelvini. . Seetõttu "hõõglambi" kiirguse tipp "sõidab" infrapunakiirguse alale ja paikneb ühe mikromeetri (1000 nanomeetri) piirkonnas - see tähendab, et majapidamises kasutatav hõõglamp on "kütte" kui "valgustus" (efektiivsus ~ 6%) ja väiksem võimsus seda halvem on tõhusus).

Räägime veel ühest praktilisest aspektist: uutel fluorestsents- ja LED-lampidel on tavaliselt värvitemperatuur (s.t AChT temperatuur sama värvitooniga) on palju kõrgem kui hõõglamp - ja seetõttu on sellise lampi valgus "bluer" ja vähem levinud kui punane - kollased toonid (kasutusele võetakse isegi erilised omadused - "külm", "neutraalne" ja "soe" valge valgus).

Võimsus

Lambipirni ja Päikese kogu kiirgusvõimsuse võrdlus näitab selgelt astronoomiliste väärtuste leebet eraldumist leibkonnast: kui lambipirn nähtava valguse ja soojuse kujul kiirgab 10 ^ 2 vatti, siis päike ~ 4 * 10 ^ 26 vatti - peaaegu kakskümmend viis erinevuste järjekorda! Nüüd proovige lugeda oma vaba aja veetmiseks, kui palju sadu hõõglampe kulus päikese asendamiseks ja kui palju ruumi päikesesüsteemis nad kasutaksid ...

Soovitatav

Arbidol ja Ergoferon: kuidas nad erinevad ja milline on parem valida?
2019
Milline on parem valida rabeprasooli või omeprasooli?
2019
Mesothreads või täiteained - mis on parem valida?
2019