Năng lượng bức xạ của vật đen hoàn toàn. Luật Rayleigh-Jeans

Mật độ phổ của bức xạ vật đen là một hàm phổ của bước sóng và nhiệt độ. Điều này có nghĩa là thành phần quang phổ và năng lượng bức xạ của vật đen không phụ thuộc vào bản chất của vật đen.

Các công thức (1.1) và (1.2) cho thấy rằng khi biết mật độ bức xạ quang phổ và tích phân của vật đen tuyệt đối, người ta có thể tính toán chúng cho bất kỳ vật nào không phải vật đen nếu biết hệ số hấp thụ của vật đen, hệ số này phải được xác định bằng thực nghiệm.

Nghiên cứu đã đưa ra các quy luật sau về bức xạ vật đen.

1. Định luật Stefan-Boltzmann: Mật độ bức xạ tích phân của vật đen tỷ lệ với lũy thừa thứ tư của nhiệt độ tuyệt đối của nó

Giá trị σ gọi là Stephen's hằng số- Boltzmann:

σ \ u003d 5.6687 10-8 J m - 2 s - 1 K - 4.

Năng lượng phát ra theo thời gian t cơ thể hoàn toàn đen với bề mặt tỏa ra Sở nhiệt độ không đổi T,

W = σT 4 St

Nếu nhiệt độ cơ thể thay đổi theo thời gian, tức là T = T(t), sau đó

Định luật Stefan-Boltzmann chỉ ra sự gia tăng cực kỳ nhanh chóng của công suất bức xạ khi nhiệt độ tăng. Ví dụ, khi nhiệt độ tăng từ 800 lên 2400 K (tức là từ 527 lên 2127 ° C), bức xạ của vật đen hoàn toàn tăng 81 lần. Nếu vật đen được bao bọc bởi môi trường có nhiệt độ T 0, khi đó mắt sẽ hấp thụ năng lượng do chính môi trường phát ra.

Trong trường hợp này, hiệu số giữa công suất của bức xạ phát ra và bức xạ hấp thụ có thể được biểu thị gần đúng bằng công thức

U = σ (T 4 - T 0 4)

Định luật Stefan-Boltzmann không thể áp dụng cho các vật thể thực, vì các quan sát cho thấy sự phụ thuộc phức tạp hơn R về nhiệt độ, và cả về hình dạng của cơ thể và trạng thái bề mặt của nó.

2. Định luật chuyển vị Wien. Bước sóng λ 0, Mật độ quang phổ tối đa của bức xạ vật đen, tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối của vật thể:

λ 0 = hoặc λ 0 T \ u003d b.

Không thay đổi b, gọi là Định luật Wien hằng số, bằng b = 0,0028978 m K ( λ tính bằng mét).

Do đó, khi nhiệt độ tăng, không chỉ tổng bức xạ tăng lên mà còn thay đổi sự phân bố năng lượng trên phổ. Ví dụ, ở nhiệt độ cơ thể thấp, tia hồng ngoại chủ yếu được nghiên cứu, và khi nhiệt độ tăng, bức xạ trở nên đỏ, cam và cuối cùng là màu trắng. Trên hình. Hình 2.1 cho thấy các đường cong phân bố thực nghiệm của năng lượng bức xạ của vật đen hoàn toàn trên các bước sóng ở các nhiệt độ khác nhau: từ chúng có thể thấy rằng mật độ phổ cực đại của bức xạ dịch chuyển về phía sóng ngắn với nhiệt độ tăng dần.

3. Định luật Planck. Định luật Stefan-Boltzmann và định luật dịch chuyển Wien không giải quyết được vấn đề chính là mật độ phổ của bức xạ trên mỗi bước sóng trong quang phổ của vật đen ở nhiệt độ lớn như thế nào. T.Để làm điều này, bạn cần thiết lập một phụ thuộc hàm và từ λ và T.

Dựa trên khái niệm về bản chất liên tục của sự phát xạ sóng điện từ và quy luật phân bố năng lượng đều trên bậc tự do (được chấp nhận trong vật lý cổ điển), hai công thức đã thu được cho mật độ quang phổ và bức xạ của vật đen hoàn toàn:

1) Công thức chiến thắng

ở đâu một và b- các giá trị không đổi;

2) Công thức Rayleigh-Jeans

u λT = 8πkT λ - 4,

Ở đâu k là hằng số Boltzmann. Thực nghiệm xác minh cho thấy rằng đối với một nhiệt độ nhất định, công thức của Wien là đúng đối với sóng ngắn (khi λT rất nhỏ và cho trải nghiệm hội tụ sắc nét trong vùng sóng dài. Công thức Rayleigh-Jeans hóa ra đúng cho sóng dài và hoàn toàn không áp dụng cho sóng ngắn (Hình 2.2).

Do đó, vật lý cổ điển hóa ra không thể giải thích được quy luật phân bố năng lượng trong phổ bức xạ của một vật đen hoàn toàn.

Để xác định loại chức năng u λT những ý tưởng hoàn toàn mới về cơ chế phát xạ ánh sáng là cần thiết. Năm 1900, M. Planck đưa ra giả thuyết rằng Sự hấp thụ và phát xạ năng lượng bức xạ điện từ của các nguyên tử và phân tử chỉ có thể xảy ra trong các "phần" riêng biệt,được gọi là lượng tử năng lượng. Giá trị của lượng tử năng lượng ε tỷ lệ với tần số bức xạ v(tỷ lệ nghịch với bước sóng λ ):

ε = hv = hc / λ

Yếu tố tỷ lệ h = 6,625 10 -34 J s và được gọi là Hằng số của Planck. Trong phần nhìn thấy của quang phổ đối với bước sóng λ = 0,5 μm, giá trị của lượng tử năng lượng là:

ε = hc / λ = 3,79 10 -19 J s = 2,4 eV

Dựa trên giả định này, Planck đã thu được công thức cho u λT:

ở đâu k là hằng số Boltzmann, Với là tốc độ ánh sáng trong chân không. l Đường cong tương ứng với chức năng (2.1) cũng được thể hiện trong Hình. 2.2.

Định luật Planck (2.11) đưa ra định luật Stefan-Boltzmann và định luật chuyển vị Wien. Thật vậy, đối với mật độ bức xạ tích phân, chúng ta thu được

Tính toán theo công thức này cho kết quả trùng với giá trị thực nghiệm của hằng số Stefan-Boltzmann.

Định luật chuyển vị Wien và hằng số của nó có thể nhận được từ công thức Planck bằng cách tìm giá trị cực đại của hàm u λT, mà đạo hàm của u λT trên λ , và bằng không. Kết quả tính toán trong công thức:

Tính toán hằng số b theo công thức này cũng cho một kết quả trùng với giá trị thực nghiệm của hằng số Wien.

Chúng ta hãy xem xét các ứng dụng quan trọng nhất của các định luật bức xạ nhiệt.

NHƯNG. Các nguồn ánh sáng nhiệt. Hầu hết các nguồn sáng nhân tạo là bộ phát nhiệt (đèn điện sợi đốt, đèn hồ quang thông thường, v.v.). Tuy nhiên, những nguồn sáng này không đủ kinh tế.

Trong § 1, người ta nói rằng mắt chỉ nhạy cảm với một phần rất hẹp của quang phổ (từ 380 đến 770 nm); tất cả các sóng khác không có cảm giác thị giác. Độ nhạy tối đa của mắt tương ứng với bước sóng λ = 0,555 µm. Dựa trên đặc tính này của mắt, người ta phải yêu cầu từ các nguồn sáng một sự phân bố năng lượng như vậy trong quang phổ, trong đó mật độ quang phổ cực đại của bức xạ sẽ rơi vào bước sóng λ = 0,555 µm hoặc lâu hơn. Nếu chúng ta lấy một vật đen hoàn toàn làm nguồn như vậy, thì theo định luật dịch chuyển Wien, chúng ta có thể tính được nhiệt độ tuyệt đối của nó:

Vì vậy, nguồn sáng nhiệt có lợi nhất nên có nhiệt độ 5200 K, tương ứng với nhiệt độ của bề mặt mặt trời. Sự trùng hợp ngẫu nhiên này là kết quả của sự thích nghi sinh học giữa tầm nhìn của con người với sự phân bố năng lượng trong quang phổ của bức xạ mặt trời. Nhưng ngay cả nguồn sáng này hiệu quả(tỷ số giữa năng lượng của bức xạ nhìn thấy với tổng năng lượng của tất cả các bức xạ) sẽ nhỏ. Đồ họa trong hình. 2,3 hệ số này được biểu thị bằng tỷ lệ diện tích S1 và S; Quảng trường S1 biểu thị năng lượng bức xạ của vùng khả kiến ​​của quang phổ, S- tất cả năng lượng bức xạ.

Tính toán cho thấy ở nhiệt độ khoảng 5000-6000 K, hiệu suất ánh sáng chỉ đạt 14-15% (đối với vật đen hoàn toàn). Ở nhiệt độ của các nguồn sáng nhân tạo hiện có (3000 K), hiệu suất này chỉ đạt khoảng 1-3%. "Công suất phát sáng" thấp như vậy của một bộ phát nhiệt được giải thích là do trong quá trình chuyển động hỗn loạn của các nguyên tử và phân tử, không chỉ ánh sáng (nhìn thấy được) mà cả các sóng điện từ khác cũng bị kích thích, không gây ảnh hưởng đến ánh sáng. con mắt. Do đó, không thể buộc cơ thể chỉ phát ra một cách có chọn lọc những sóng mà mắt nhạy cảm: những sóng không nhìn thấy nhất thiết phải bức xạ.

Các nguồn ánh sáng nhiệt độ hiện đại quan trọng nhất là đèn điện sợi đốt có dây tóc bằng vonfram. Điểm nóng chảy của vonfram là 3655 K. Tuy nhiên, nung nóng dây tóc ở nhiệt độ trên 2500 K là nguy hiểm, vì vonfram bị phun rất nhanh ở nhiệt độ này và dây tóc bị phá hủy. Để giảm sự phóng xạ của dây tóc, người ta đã đề xuất lấp đầy đèn bằng khí trơ (argon, xenon, nitơ) ở áp suất khoảng 0,5 atm. Điều này làm cho nó có thể tăng nhiệt độ của dây tóc lên 3000-3200 K. Ở những nhiệt độ này, mật độ phổ cực đại của bức xạ nằm trong vùng của sóng hồng ngoại (khoảng 1,1 μm), vì vậy tất cả các đèn sợi đốt hiện đại có hiệu suất hơi nhiều hơn 1%.

B. Phép đo quang học. Các định luật trên về bức xạ của vật đen cho phép xác định nhiệt độ của vật này nếu biết bước sóng λ 0 tương ứng với mức tối đa u λT(theo định luật Wien), hoặc nếu biết giá trị của mật độ bức xạ tích phân (theo định luật Stefan-Boltzmann). Các phương pháp xác định nhiệt độ cơ thể bằng bức xạ nhiệt trong cabin phép đo quang học; chúng đặc biệt hữu ích khi đo nhiệt độ rất cao. Vì các định luật trên chỉ áp dụng cho vật thể đen hoàn toàn nên phép đo quang học dựa trên chúng chỉ cho kết quả tốt khi đo nhiệt độ của vật thể có đặc tính gần với vật thể đen hoàn toàn. Trong thực tế, đây là những lò nhà máy, lò múp trong phòng thí nghiệm, lò hơi, v.v ... Hãy xem xét ba phương pháp để xác định nhiệt độ của bộ phát nhiệt:

một. Phương pháp dựa trên định luật chuyển vị Wien. Nếu chúng ta biết bước sóng tại đó mật độ quang phổ cực đại của bức xạ, thì nhiệt độ của cơ thể có thể được tính theo công thức (2.2).

Đặc biệt, nhiệt độ trên bề mặt Mặt trời, các ngôi sao, v.v. được xác định theo cách này.

Đối với cơ thể không đen, phương pháp này không cung cấp nhiệt độ cơ thể thực sự; nếu có một cực đại trong phổ phát xạ và chúng tôi tính toán T theo công thức (2.2), sau đó phép tính cho chúng ta nhiệt độ của một vật đen hoàn toàn, có cùng phân bố năng lượng trong quang phổ với vật thể được thử nghiệm. Trong trường hợp này, sắc độ của bức xạ của vật đen hoàn toàn sẽ giống với sắc độ của bức xạ đang nghiên cứu. Nhiệt độ cơ thể này được gọi là nhiệt độ màu.

Nhiệt độ màu của dây tóc đèn sợi đốt là 2700-3000 K, rất gần với nhiệt độ thực của nó.

b. Phương pháp đo nhiệt độ bức xạ dựa trên phép đo mật độ bức xạ tích phân của cơ thể R và tính toán nhiệt độ của nó theo định luật Stefan-Boltzmann. Dụng cụ thích hợp được gọi là nhiệt kế bức xạ.

Đương nhiên, nếu vật thể phát xạ không phải là vật đen tuyệt đối, thì nhiệt kế bức xạ sẽ không cung cấp nhiệt độ thực của vật thể, nhưng sẽ hiển thị nhiệt độ của vật thể đen hoàn toàn tại đó mật độ bức xạ tích phân của vật thể sau bằng bức xạ tích phân. mật độ của cơ thể thử nghiệm. Nhiệt độ cơ thể này được gọi là sự bức xạ, hoặc năng lượng, nhiệt độ.

Trong số những thiếu sót của nhiệt kế bức xạ, chúng tôi chỉ ra khả năng không thể sử dụng nó để xác định nhiệt độ của các vật thể nhỏ, cũng như ảnh hưởng của môi trường nằm giữa vật thể và nhiệt kế, nơi hấp thụ một phần bức xạ.

Trong. Tôi phương pháp độ sáng để xác định nhiệt độ. Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên sự so sánh trực quan độ sáng của dây tóc nóng sáng của đèn nhiệt kế với độ sáng của hình ảnh của thân đèn đốt thử nghiệm. Thiết bị này là một ống soi có đèn điện đặt bên trong, chạy bằng pin. Sự bình đẳng quan sát trực quan qua một bộ lọc đơn sắc được xác định bằng sự biến mất của hình ảnh của sợi so với nền của hình ảnh của một vật thể nóng. Sự phát sáng của sợi chỉ được điều chỉnh bởi một bộ lưu biến, và nhiệt độ được xác định bằng thang đo của ampe kế, được chia vạch trực tiếp với nhiệt độ.

Kikoin A.K. Toàn thân màu đen // Kvant. - 1985. - Số 2. - S. 26-28.

Bằng thỏa thuận đặc biệt với ban biên tập và các biên tập viên của tạp chí "Kvant"

ánh sáng và màu sắc

Khi chúng ta nhìn vào các vật thể khác nhau xung quanh chúng ta dưới ánh sáng ban ngày (ánh sáng mặt trời), chúng ta thấy chúng được sơn các màu khác nhau. Vì vậy, cỏ cây lá xanh tươi, hoa màu đỏ hoặc xanh lam, vàng hoặc tím. Ngoài ra còn có các thân đen, trắng, xám. Tất cả điều này không thể gây ra bất ngờ. Dường như tất cả các vật thể đều được chiếu sáng bởi cùng một thứ ánh sáng - ánh sáng của Mặt trời. Tại sao màu sắc của chúng khác nhau? Chúng ta hãy thử trả lời câu hỏi này.

Chúng ta sẽ bắt đầu từ thực tế rằng ánh sáng là một sóng điện từ, tức là một trường điện từ xoay chiều lan truyền. Ánh sáng mặt trời chứa các sóng trong đó điện trường và từ trường dao động ở các tần số khác nhau.

Bất kỳ chất nào cũng bao gồm các nguyên tử và phân tử chứa các hạt mang điện tương tác với nhau. Vì các hạt mang điện nên chúng có thể chuyển động dưới tác dụng của điện trường, và nếu điện trường biến thiên thì chúng có thể dao động và mỗi hạt trong cơ thể có một tần số dao động tự nhiên nhất định.

Bức ảnh đơn giản, mặc dù không chính xác lắm, sẽ cho phép chúng ta hiểu điều gì sẽ xảy ra khi ánh sáng tương tác với vật chất.

Khi ánh sáng chiếu vào một cơ thể, điện trường do nó mang lại làm cho các hạt mang điện trong cơ thể thực hiện dao động cưỡng bức (trường của sóng ánh sáng có thể thay đổi!). Trong trường hợp này, đối với một số hạt, tần số dao động riêng của chúng có thể trùng với tần số dao động nào đó của trường sóng ánh sáng. Khi đó, như đã biết, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra - biên độ dao động tăng mạnh (nó được thảo luận trong § 9 và 20 của "Vật lý 10"). Khi cộng hưởng, năng lượng do sóng mang lại được truyền đến các nguyên tử của cơ thể, cuối cùng làm cho nó nóng lên. Ánh sáng có tần số cộng hưởng được cho là đã được cơ thể hấp thụ.

Nhưng một số sóng từ ánh sáng tới không rơi vào hiện tượng cộng hưởng. Tuy nhiên, chúng cũng làm cho các phần tử trong cơ thể dao động, nhưng là dao động với biên độ nhỏ. Bản thân những hạt này trở thành nguồn phát ra cái gọi là sóng điện từ thứ cấp có cùng tần số. Sóng thứ cấp, cộng với sóng tới, tạo nên ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua.

Nếu cơ thể không trong suốt, thì sự hấp thụ và phản xạ là tất cả những gì có thể xảy ra đối với sự cố ánh sáng trên cơ thể: ánh sáng không rơi vào cộng hưởng sẽ bị phản xạ, và ánh sáng rơi xuống sẽ bị hấp thụ. Đây là "bí mật" về màu sắc của các cơ quan. Ví dụ, nếu các dao động tương ứng với màu đỏ cộng hưởng từ thành phần của ánh sáng mặt trời tới, thì chúng sẽ không nằm trong ánh sáng phản xạ. Và mắt của chúng ta được sắp xếp theo cách mà ánh sáng mặt trời, không có phần màu đỏ của nó, gây ra cảm giác màu xanh lục. Do đó, màu sắc của vật thể không trong suốt phụ thuộc vào tần số nào của ánh sáng tới không có ánh sáng phản xạ bởi vật thể.

Có những vật thể trong đó các hạt mang điện có nhiều tần số dao động tự nhiên khác nhau đến nỗi mọi hoặc hầu như mọi tần số trong ánh sáng tới đều rơi vào hiện tượng cộng hưởng. Sau đó, tất cả ánh sáng tới bị hấp thụ, và đơn giản là không có gì bị phản xạ. Những thể như vậy được gọi là đen, tức là những thể đen. Trên thực tế, màu đen không phải là một màu, mà là sự vắng mặt của bất kỳ màu nào.

Cũng có những thiên thể như vậy, trong đó không một tần số nào trong ánh sáng tới rơi vào hiện tượng cộng hưởng, sau đó không có sự hấp thụ nào cả, và tất cả ánh sáng tới đều bị phản xạ. Những cơ thể như vậy được gọi là màu trắng. Màu trắng cũng không phải là một màu, nó là sự pha trộn của tất cả các màu.

phát xạ nhẹ

Người ta biết rằng bản thân bất kỳ cơ thể nào cũng có thể trở thành một nguồn ánh sáng. Điều này có thể hiểu được - xét cho cùng, trong bất kỳ cơ thể nào cũng có các hạt tích điện dao động có thể trở thành nguồn phát ra sóng. Nhưng trong điều kiện bình thường - ở nhiệt độ thấp - tần số của những dao động này tương đối nhỏ, và bước sóng phát ra lớn hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng nhìn thấy (ánh sáng hồng ngoại). Ở nhiệt độ cao, các rung động có tần số cao hơn cũng “bật” trong cơ thể, và nó bắt đầu phát ra các sóng ánh sáng mà mắt thường có thể nhìn thấy được.

Cơ thể phát ra loại ánh sáng nào, dao động tần số nào có thể “bật lên” khi bị đốt nóng? Rõ ràng là chỉ có thể phát sinh dao động với tần số riêng. Ở nhiệt độ thấp, số lượng các hạt mang điện có tần số rung động tự nhiên cao là nhỏ và bức xạ của chúng là không thể nhận thấy. Khi nhiệt độ tăng, số lượng các hạt như vậy tăng lên và có thể phát ra ánh sáng khả kiến.

Mối quan hệ giữa phát xạ và hấp thụ ánh sáng

Hấp thụ và phát xạ là hai hiện tượng trái ngược nhau. Tuy nhiên, có điểm chung giữa chúng.

Hấp thụ có nghĩa là nhận lấy, tỏa ra có nghĩa là cho đi. Và cơ thể "lấy" gì bằng cách hấp thụ ánh sáng? Rõ ràng, những gì có thể nhận được, đó là ánh sáng của những tần số bằng với tần số dao động tự nhiên của các hạt của nó. Cái gì "cho" cơ thể, tỏa ra ánh sáng? Những gì nó có, tức là, ánh sáng tương ứng với các tần số dao động của chính nó. Vì vậy, giữa khả năng phát ra ánh sáng của cơ thể và khả năng hấp thụ phải có mối quan hệ mật thiết. Và mối liên hệ này rất đơn giản: cơ thể tỏa ra càng nhiều, nó càng hấp thụ mạnh. Trong trường hợp này, tất nhiên, thiết bị phát sáng nhất phải là vật thể màu đen, vật thể này hấp thụ các dao động của tất cả các tần số. Về mặt toán học, mối liên hệ này được thiết lập vào năm 1859 bởi nhà vật lý người Đức Gustav Kirchhoff.

Chúng ta hãy gọi độ phát xạ của một vật thể là năng lượng phát ra bởi một đơn vị diện tích bề mặt của nó trên một đơn vị thời gian, và ký hiệu nó bằng Eλ, T. Nó khác nhau đối với các bước sóng khác nhau ( λ ) và các nhiệt độ khác nhau ( T), do đó các chỉ số λ và T. Khả năng hấp thụ của cơ thể là tỷ số giữa năng lượng ánh sáng mà cơ thể hấp thụ trong một đơn vị thời gian với năng lượng ánh sáng tới. Hãy biểu thị nó bằng Mộtλ, T - nó cũng khác nhau đối với λ và T.

Định luật Kirchhoff nói rằng tỷ lệ giữa khả năng phát ra và hấp thụ là như nhau đối với tất cả các cơ thể:

\ (~ \ frac (E _ (\ lambda, T)) (A _ (\ lambda, T)) = C \).

Giá trị TỪ không phụ thuộc vào bản chất của các vật thể, nhưng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng và nhiệt độ: C = f(λ , T). Theo định luật Kirchhoff, một cơ thể hấp thụ tốt hơn ở một nhiệt độ nhất định sẽ bức xạ mạnh hơn.

Toàn thân màu đen

Định luật Kirchhoff có hiệu lực đối với tất cả các cơ quan. Điều này có nghĩa là nó cũng có thể được áp dụng cho một cơ thể hấp thụ tất cả các bước sóng mà không có ngoại lệ. Một cơ thể như vậy được gọi là tuyệt đối đen. Đối với nó, độ hấp thụ bằng thống nhất, vì vậy định luật Kirchhoff có dạng

\ (~ E _ (\ lambda, T) = C = f (\ lambda, T) \).

Do đó, ý nghĩa của hàm trở nên rõ ràng f(λ , T): nó bằng độ phát xạ của một vật đen hoàn toàn. Nhiệm vụ của việc tìm kiếm một hàm C = f(λ , T) chuyển thành nhiệm vụ tìm sự phụ thuộc của năng lượng bức xạ của vật đen vào nhiệt độ và bước sóng. Cuối cùng, sau hai thập kỷ cố gắng vô ích, nó đã được giải quyết. Giải pháp của nó, được đưa ra bởi nhà vật lý lý thuyết người Đức Max Planck, là sự khởi đầu của một ngành vật lý mới - vật lý lượng tử.

Lưu ý rằng các thể đen hoàn toàn không tồn tại trong tự nhiên. Ngay cả chất đen nhất trong tất cả các chất đã biết - bồ hóng - không hấp thụ 100 mà là 98% ánh sáng chiếu vào nó. Do đó, một thiết bị nhân tạo đã được sử dụng để thực nghiệm nghiên cứu bức xạ vật đen.

Hóa ra thuộc tính của một vật đen hoàn toàn có ... một khoang kín với một lỗ nhỏ (xem hình vẽ). Thật vậy, khi một chùm ánh sáng đi vào lỗ, nó trải qua nhiều lần phản xạ liên tiếp bên trong lỗ, vì vậy nó có rất ít cơ hội lọt ra khỏi lỗ ra bên ngoài. (Vì lý do tương tự, một cửa sổ mở trong nhà có vẻ tối ngay cả vào một ngày nắng chói chang). Nếu một vật như vậy bị đốt nóng, thì bức xạ phát ra từ lỗ thực tế không khác gì bức xạ của một vật đen hoàn toàn.

Một đường ống, một đầu của ống được đóng lại, cũng có thể được dùng như một sự bắt chước tốt của một cơ thể hoàn toàn màu đen. Nếu đốt nóng ống, phần đầu hở của nó sẽ tỏa sáng như một phần thân đen hoàn toàn. Ở nhiệt độ bình thường, nó trông hoàn toàn đen, giống như lỗ trong hốc.

Sở Giáo dục của Quận Kirovsky. Bộ Giáo dục Phổ thông và Trung học

Cơ sở giáo dục thành phố số 204

"Trường học ưu tú"

Phương hướng khoa học kỹ thuật.

Các chủ đề của vật lý.

Toàn thân màu đen

Nghệ sĩ: học sinh lớp 11 Maksim Karpov

Người đứng đầu: Bondina Marina Yurievna

Yekaterinburg 2007

Giới thiệu tr.2

Lý thuyết cơ thể đen trang 5

Phần thực hành tr.15

Kết luận tr.17

Văn học tr.18

Giới thiệu

Cuối TK XIX. nhiều nhà khoa học tin rằng sự phát triển của vật lý đã hoàn thành vì những lý do sau:

1. Trong hơn 200 năm, các định luật cơ học, lý thuyết vạn vật hấp dẫn, các định luật bảo toàn (năng lượng, động lượng, động lượng, khối lượng và điện tích) đã tồn tại.

2. MKT được phát triển.

3. Một nền tảng vững chắc đã được đặt ra cho nhiệt động lực học.

4. Thuyết điện từ Maxwellian được xây dựng.

5. Định luật tương đối tính về bảo toàn cơ năng - khối lượng.

Cuối TK XIX - đầu TK XX. do V. Roentgen phát hiện ra - tia X (tia X), A. Becquerel - hiện tượng phóng xạ, J. Thomson - một êlectron. Tuy nhiên, vật lý cổ điển đã không giải thích được những hiện tượng này.

Thuyết tương đối của A. Einstein yêu cầu phải sửa đổi triệt để khái niệm không gian và thời gian. Các thí nghiệm đặc biệt đã xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết của J. Maxwell về bản chất điện từ của ánh sáng. Có thể cho rằng bức xạ sóng điện từ của các vật bị nung nóng là do chuyển động dao động của các electron. Nhưng giả thiết này phải được xác nhận bằng cách so sánh dữ liệu lý thuyết và thực nghiệm. Để xem xét lý thuyết các định luật bức xạ, mô hình của một vật đen hoàn toàn đã được sử dụng, tức là một vật hấp thụ hoàn toàn các sóng điện từ có độ dài bất kỳ và do đó, bức xạ tất cả các bước sóng của sóng điện từ.

Tôi gặp hiện tượng cơ thể hấp thụ năng lượng khi trở về nhà vào một buổi tối mùa thu. Buổi tối hôm đó trời ẩm thấp, và tôi khó có thể nhìn thấy con đường mình đang đi. Và khi tuyết rơi một tuần sau đó, con đường đã hiện rõ. Vì vậy, lần đầu tiên tôi bắt gặp hiện tượng một cơ thể đen hoàn toàn, một cơ thể không tồn tại trong tự nhiên, và tôi rất thích thú. Và vì tôi đã tìm kiếm tài liệu mà tôi quan tâm trong một thời gian dài, thu thập từng mảnh một, tôi quyết định viết một bài nghiên cứu, trong đó tất cả sẽ được kết nối và sắp xếp theo một trình tự hợp lý. Ngoài ra, để thuận tiện hơn trong việc nhận thức phần lý thuyết, tôi đã đưa ra các ví dụ thực tế về thí nghiệm mà bạn có thể quan sát hiện tượng trên.

Nghiên cứu tài liệu về vấn đề phản xạ và hấp thụ năng lượng ánh sáng, tôi cho rằng vật thể đen hoàn toàn là vật thể hấp thụ toàn bộ năng lượng. Tuy nhiên, liệu điều này có khả thi trong thực tế? Tôi nghĩ không chỉ tôi thấy câu hỏi này thú vị. Vì vậy, mục đích của công việc của tôi là chứng minh rằng bức xạ sóng điện từ của các vật thể bị nung nóng là do chuyển động dao động của các electron. Nhưng vấn đề này có liên quan vì nó không được viết trong sách giáo khoa của chúng tôi, trong một số sách tham khảo bạn có thể đọc về một cơ thể hoàn toàn đen. Để làm điều này, tôi đặt cho mình một số nhiệm vụ:

tìm càng nhiều thông tin càng tốt về vấn đề này;

nghiên cứu lý thuyết về một cơ thể hoàn toàn đen;

xác nhận thực nghiệm các khái niệm lý thuyết và hiện tượng được đưa ra trong phần tóm tắt;

Bản tóm tắt bao gồm các phần sau:

Giới thiệu;

lý thuyết người da đen;

phần thực hành;

phần kết luận.

lý thuyết cơ thể đen

1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề.

Vật lý cổ điển không thể có được một công thức hợp lý cho mật độ quang phổ (công thức này dễ dàng được xác minh: một vật đen hoàn toàn là một cái lò, một quang phổ kế được đặt, bức xạ mở ra trong quang phổ và đối với mỗi dải của quang phổ, người ta có thể tìm thấy năng lượng trong khoảng bước sóng này). Vật lý cổ điển không chỉ có thể đưa ra giá trị chính xác của hàm, nó thậm chí còn không thể đưa ra giá trị hợp lý, cụ thể là, hóa ra hàm này phát triển theo bước sóng giảm, và điều này đơn giản là vô nghĩa, điều này có nghĩa là bất kỳ vật thể nào trong vùng khả kiến bức xạ, và ở tần số thấp thậm chí nhiều hơn, và tổng năng lượng bức xạ có xu hướng vô cùng. Điều này có nghĩa là trong tự nhiên có những hiện tượng mà các định luật vật lý cổ điển không thể mô tả được.

Vào cuối thế kỷ 19, sự thất bại trong nỗ lực tạo ra lý thuyết về bức xạ vật đen dựa trên các định luật vật lý cổ điển đã được tiết lộ. Nó tuân theo các định luật vật lý cổ điển rằng một chất phải phát ra sóng điện từ ở bất kỳ nhiệt độ nào, mất năng lượng và hạ nhiệt độ xuống không tuyệt đối. Nói cách khác. cân bằng nhiệt giữa vật chất và bức xạ là không thể. Nhưng điều này trái ngược với kinh nghiệm hàng ngày.

Điều này có thể được giải thích chi tiết hơn như sau. Có khái niệm về vật đen hoàn toàn - vật hấp thụ bức xạ điện từ có bước sóng bất kỳ. Quang phổ phát xạ của nó được xác định bởi nhiệt độ của nó. Không có cơ thể hoàn toàn đen trong tự nhiên. Một cơ thể hoàn toàn đen tương ứng chính xác nhất với một cơ thể rỗng không trong suốt đóng kín với một lỗ. Bất kỳ mảnh vật chất nào cũng phát sáng khi bị nung nóng, và khi nhiệt độ tăng thêm, đầu tiên nó trở thành màu đỏ, sau đó là màu trắng. Màu sắc của chất gần như không phụ thuộc, đối với vật thể hoàn toàn đen, nó chỉ được xác định bởi nhiệt độ của nó. Hãy tưởng tượng một khoang kín như vậy, được duy trì ở nhiệt độ không đổi và chứa các vật chất có khả năng phát và hấp thụ bức xạ. Nếu nhiệt độ của các vật thể này tại thời điểm ban đầu khác với nhiệt độ của khoang, thì theo thời gian hệ (khoang cộng với các vật thể) sẽ có xu hướng cân bằng nhiệt động lực học, được đặc trưng bởi sự cân bằng giữa năng lượng hấp thụ và năng lượng đo được trên một đơn vị thời gian.

G. Kirchhoff đã thiết lập rằng trạng thái cân bằng này được đặc trưng bởi sự phân bố phổ nhất định của mật độ năng lượng của bức xạ chứa trong khoang, và hàm xác định sự phân bố phổ (hàm Kirchhoff) phụ thuộc vào nhiệt độ của khoang. và không phụ thuộc vào kích thước của khoang hoặc hình dạng của nó, cũng như không phụ thuộc vào các đặc tính của các cơ thể vật liệu được đặt trong đó. Vì hàm Kirchhoff là phổ quát, tức là đối với bất kỳ vật đen nào cũng vậy, khi đó giả thiết nảy sinh rằng hình thức của nó được xác định bởi một số quy định của nhiệt động lực học và điện động lực học. Tuy nhiên, những nỗ lực kiểu này được chứng minh là không thể thực hiện được. Theo định luật của D. Rayleigh rằng mật độ quang phổ của năng lượng bức xạ phải tăng một cách đơn điệu khi tần số tăng lên, nhưng thực nghiệm đã chứng minh ngược lại: lúc đầu, mật độ quang phổ tăng khi tần số tăng, sau đó giảm xuống.

Giải quyết vấn đề bức xạ vật đen về cơ bản đòi hỏi một cách tiếp cận mới.

Nó được tìm thấy bởi M.Planck.

Planck vào năm 1900 đã đưa ra định đề theo đó một chất chỉ có thể phát ra năng lượng bức xạ trong những phần hữu hạn tỷ lệ với tần số của bức xạ này. Khái niệm này đã dẫn đến sự thay đổi trong các quy định truyền thống cơ bản của vật lý cổ điển. Sự tồn tại của một hành động rời rạc chỉ ra mối quan hệ giữa bản địa hóa của một đối tượng trong không gian và thời gian và trạng thái động của nó. L. de Broglie nhấn mạnh rằng “theo quan điểm của vật lý cổ điển, mối liên hệ này dường như hoàn toàn không thể giải thích được và càng khó hiểu hơn về hệ quả mà nó dẫn đến so với mối liên hệ giữa các biến không gian và thời gian được thiết lập bởi thuyết tương đối. Khái niệm lượng tử. trong sự phát triển của vật lý đã được định để đóng một vai trò to lớn.

Vì vậy, một phương pháp mới đã được tìm ra để giải thích bản chất của vật đen (dưới dạng một khái niệm lượng tử).

2. Khả năng hấp thụ của cơ thể.

Để mô tả quá trình hấp thụ bức xạ của các cơ thể, chúng tôi giới thiệu quá trình hấp thụ quang phổ của các cơ thể. Để làm được điều này, sau khi chọn ra một khoảng tần số hẹp từ đến, chúng ta xem xét thông lượng bức xạ, rơi trên bề mặt của cơ thể. Nếu trong trường hợp này một phần của dòng chảy này được cơ thể hấp thụ thì khả năng hấp thụ của cơ thể ở tần số được xác định là đại lượng không thứ nguyên

đặc trưng cho tỷ lệ tần số bức xạ tới trên cơ thể, được cơ thể hấp thụ.

Kinh nghiệm cho thấy rằng bất kỳ vật thể thực nào cũng hấp thụ bức xạ có tần số khác nhau theo những cách khác nhau, tùy thuộc vào nhiệt độ của nó. Do đó, độ hấp thụ quang phổ của cơ thể là một hàm của tần số, dạng của tần số thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ cơ thể.

Theo định nghĩa, khả năng hấp thụ của một cơ thể không thể lớn hơn một. Trong trường hợp này, một cơ thể có khả năng hấp thụ nhỏ hơn sự thống nhất và giống nhau trên toàn bộ dải tần số được gọi là cơ thể xám.

Một vị trí đặc biệt trong lý thuyết bức xạ nhiệt được chiếm bởi vật đen hoàn toàn. Vì vậy G. Kirchhoff gọi là cơ thể, trong đó ở mọi tần số và ở mọi nhiệt độ, khả năng hấp thụ đều bằng một. Một vật thể thực luôn phản ánh một phần năng lượng của bức xạ tới nó (Hình 1.2). Ngay cả muội than cũng chỉ tiếp cận các đặc tính của vật thể đen hoàn toàn trong phạm vi quang học.

1 - thân đen hoàn toàn; 2 - thân xám; 3 - cơ thể thật

Vật thể đen hoàn toàn là vật thể tham chiếu trong lý thuyết bức xạ nhiệt. Và, mặc dù không có vật đen hoàn toàn trong tự nhiên, nhưng chỉ cần thực hiện một mô hình mà độ hấp thụ ở tất cả các tần số sẽ khác nhau một cách đáng kể so với sự thống nhất. Một mô hình vật thể đen hoàn toàn như vậy có thể được chế tạo dưới dạng một khoang kín (Hình 1.3), được trang bị một lỗ nhỏ, đường kính của lỗ này nhỏ hơn nhiều so với kích thước ngang của khoang. Trong trường hợp này, khoang có thể có hầu hết mọi hình dạng và được làm bằng bất kỳ vật liệu nào.

Một lỗ nhỏ có đặc tính hấp thụ gần như hoàn toàn sự cố bức xạ vào nó, và với sự giảm kích thước của lỗ, khả năng hấp thụ của nó có xu hướng thống nhất. Thật vậy, bức xạ xuyên qua lỗ chạm vào các bức tường của khoang, bị chúng hấp thụ một phần. Với kích thước lỗ nhỏ, chùm tia phải trải qua nhiều lần phản xạ trước khi có thể rời khỏi lỗ, nghĩa là về mặt hình thức, tia phản xạ từ nó. Với nhiều lần phản xạ lặp lại trên thành của khoang, bức xạ đi vào khoang gần như bị hấp thụ hoàn toàn.

Lưu ý rằng nếu các thành của lỗ được duy trì ở một nhiệt độ nhất định, thì lỗ sẽ bức xạ, và bức xạ này có thể được coi với mức độ chính xác cao như bức xạ của vật đen hoàn toàn có nhiệt độ. Bằng cách nghiên cứu sự phân bố năng lượng của bức xạ này trên phổ oC. Langley, E. Pringsheim, O. Lummer, F. Kurlbaum, v.v.), có thể xác định bằng thực nghiệm độ phát xạ của vật đen và. Kết quả của các thí nghiệm như vậy ở các nhiệt độ khác nhau được trình bày trong Hình. 1.4.

Từ những cân nhắc này, có thể thấy rằng khả năng hấp thụ và màu sắc của cơ thể có mối quan hệ với nhau.

3. Định luật Kirchhoff.

Định luật Kirchhoff. Phải có mối liên hệ giữa đặc tính phát ra và hấp thụ của bất kỳ cơ thể nào. Thật vậy, trong một thí nghiệm với bức xạ nhiệt cân bằng (Hình 1.1) p Trạng thái cân bằng trong hệ chỉ có thể được thiết lập khi mỗi cơ thể tỏa ra càng nhiều năng lượng trên một đơn vị thời gian mà nó hấp thụ. Điều này có nghĩa là các vật thể hấp thụ bức xạ có tần số mạnh hơn sẽ phát ra bức xạ này mạnh hơn.

Do đó, theo nguyên tắc cân bằng chi tiết này, tỷ lệ giữa công suất phát ra và hấp thụ là như nhau đối với tất cả các vật thể trong tự nhiên, bao gồm vật thể đen, và ở một nhiệt độ nhất định là cùng một hàm phổ của tần số (bước sóng).

Định luật bức xạ nhiệt này, do G. Kirchhoff thiết lập năm 1859 khi xem xét các định luật nhiệt động lực học của các hệ cân bằng với bức xạ, có thể được viết dưới dạng quan hệ

trong đó các chỉ số 1, 2, 3 ... tương ứng với các cơ quan thực khác nhau.

Theo định luật Kirchhoff, các hàm phổ lần lượt là độ phát xạ phổ và vật đen trên thang tần số hoặc bước sóng. Do đó, mối quan hệ giữa chúng được xác định bởi công thức .

Bức xạ vật đen có một đặc điểm chung trong lý thuyết bức xạ nhiệt. Một cơ thể thực sự tỏa ra ở bất kỳ nhiệt độ nào luôn ít năng lượng hơn một vật thể đen hoàn toàn. Khi biết độ phát xạ của một vật đen hoàn toàn (hàm Kirchhoff phổ quát) và độ hấp thụ của một vật thật, có thể xác định được từ định luật Kirchhoff năng lượng do vật này phát ra trong bất kỳ dải tần số hoặc bước sóng nào.

Điều này có nghĩa là năng lượng do cơ thể bức xạ này được định nghĩa là sự khác biệt giữa công suất phát xạ của vật đen và sức hấp thụ của vật thể thật.

4. Định luật Stefan-Boltzmann

Định luật Stefan-Boltzmann. Các nghiên cứu thực nghiệm (1879 J. Stefan) và lý thuyết (1884 L. Boltzmann) đã chứng minh được định luật quan trọng về bức xạ nhiệt của một vật đen hoàn toàn. Định luật này nói rằng độ sáng năng lượng của vật đen tỷ lệ với lũy thừa thứ tư của nhiệt độ tuyệt đối của nó, đó là

Định luật này thường được sử dụng trong thiên văn học khi xác định độ sáng của một ngôi sao theo nhiệt độ của nó. Để làm được điều này, cần phải chuyển từ mật độ bức xạ sang một đại lượng có thể quan sát được - thông lượng. Công thức cho thông lượng bức xạ tích hợp trên phổ sẽ được rút ra trong chương thứ ba.

Theo các phép đo hiện đại, hằng số Stefan-Boltzmann W / (m 2 (K4).

Đối với các vật thể thực, định luật Stefan-Boltzmann chỉ được đáp ứng về mặt định tính, nghĩa là khi nhiệt độ tăng, độ sáng năng lượng của mọi vật thể tăng lên. Tuy nhiên, đối với các vật thể thực, sự phụ thuộc của độ sáng năng lượng vào nhiệt độ không còn được mô tả bằng quan hệ đơn giản (1.7), mà có dạng

Hệ số trong (1,8), luôn luôn nhỏ hơn hệ số thống nhất, có thể được gọi là khả năng hấp thụ toàn phần của cơ thể. Các giá trị, thường phụ thuộc vào nhiệt độ, được biết đến đối với nhiều vật liệu quan trọng về mặt kỹ thuật. Vì vậy, trong một khoảng nhiệt độ khá rộng đối với kim loại, và đối với than và oxit kim loại.

Đối với các vật thể không phải vật đen thật, người ta có thể đưa ra khái niệm nhiệt độ bức xạ hiệu dụng, được định nghĩa là nhiệt độ của vật thể đen hoàn toàn có cùng độ sáng năng lượng với vật thể thực. Thân nhiệt bức xạ luôn nhỏ hơn thân nhiệt thật. Thật vậy, đối với một cơ thể thật . Từ đây chúng ta thấy rằng, vì các cơ thể thực có.

Có thể xác định nhiệt độ bức xạ của các vật nóng sáng được nung nóng cao bằng cách sử dụng nhiệt kế bức xạ (Hình 1.5), trong đó hình ảnh của một nguồn phát nhiệt đủ xa và được chiếu bằng một thấu kính lên máy thu P sao cho hình ảnh của bộ phát trùng lặp hoàn toàn. người nhận. Các bu lông hoặc cặp nhiệt điện bằng kim loại hoặc bán dẫn thường được sử dụng để ước tính năng lượng của bức xạ chiếu vào máy thu. Hoạt động của bu lông dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại hoặc chất bán dẫn với sự thay đổi nhiệt độ gây ra bởi sự hấp thụ thông lượng bức xạ tới. Thay đổi nhiệt độ của bề mặt hấp thụ của các nguyên tố nhiệt dẫn đến sự xuất hiện của EMF nhiệt trong chúng.

Số đọc của thiết bị được kết nối với máy đo nhanh hoặc nhiệt kế hóa ra lại tỷ lệ với năng lượng bức xạ chiếu vào bộ thu nhiệt kế. Trước đó đã hiệu chỉnh nhiệt kế theo bức xạ của vật chuẩn đen ở các nhiệt độ khác nhau, có thể đo nhiệt độ bức xạ của các vật thể nung nóng khác nhau bằng cách sử dụng thang đo của thiết bị.

Biết được độ hấp thụ tích phân của vật liệu phát, có thể chuyển nhiệt độ bức xạ đo được của vật phát thành nhiệt độ thực của nó bằng công thức

Đặc biệt, nếu một nhiệt kế bức xạ hiển thị nhiệt độ K khi quan sát bề mặt nóng của một chất phát vonfram (), thì nhiệt độ thực của nó là K.

Từ đó chúng ta có thể kết luận rằng độ sáng của bất kỳ vật thể nào có thể được xác định bởi nhiệt độ của nó.

5. Định luật chuyển vị Wien

Năm 1893, nhà vật lý học người Đức V. Win về mặt lý thuyết đã coi quá trình nhiệt động lực học nén bức xạ chứa trong một hốc có vách gương lý tưởng. Tính đến sự thay đổi tần số bức xạ do hiệu ứng Doppler khi phản xạ từ một gương chuyển động, Win đã đi đến kết luận rằng sự phát xạ của vật đen phải có dạng

(1.9)

Ở đây, là một hàm nhất định, dạng cụ thể của nó không thể được thiết lập bằng các phương pháp nhiệt động lực học.

Chuyển trong công thức Wien này từ tần số sang bước sóng, phù hợp với quy tắc chuyển đổi (1.3), chúng ta thu được

(1.10)

Như có thể thấy, nhiệt độ đi vào biểu thức cho độ phát xạ chỉ ở dạng sản phẩm. Tình huống này cho phép chúng tôi dự đoán một số tính năng của hàm. Đặc biệt, chức năng này đạt cực đại ở một bước sóng nhất định, khi nhiệt độ cơ thể thay đổi sẽ thay đổi để đáp ứng điều kiện:.

Do đó, V. Vin đã xây dựng định luật bức xạ nhiệt, theo đó bước sóng, tính chất phát xạ cực đại của vật đen hoàn toàn, tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối của nó. Luật này có thể được viết là

Giá trị của hằng số trong định luật này, thu được từ các thí nghiệm, hóa ra bằng m mK.

Định luật Wien được gọi là định luật dịch chuyển, do đó nhấn mạnh rằng với sự gia tăng nhiệt độ của vật đen hoàn toàn, vị trí của cực đại phát xạ của nó dịch chuyển sang vùng có bước sóng ngắn. Kết quả thí nghiệm được trình bày trong Hình. 1.4 khẳng định kết luận này không chỉ về mặt định tính mà còn về mặt định lượng, hoàn toàn phù hợp với công thức (1.11).

Đối với các vật thể thực, định luật Wien chỉ được thỏa mãn về mặt định tính. Khi nhiệt độ của bất kỳ cơ thể nào tăng lên, bước sóng gần cơ thể đó bức xạ nhiều năng lượng nhất cũng chuyển sang bước sóng ngắn hơn. Tuy nhiên, sự dịch chuyển này không còn được mô tả bằng công thức đơn giản (1.11), công thức này đối với bức xạ của các vật thể thực chỉ có thể được sử dụng như một ước tính.

Từ định luật dịch chuyển Wien, nó chỉ ra rằng nhiệt độ của một vật thể và bước sóng của sự phát xạ của nó có mối quan hệ với nhau.

6. Công thức Rayleigh-Jeans

Trong dải tần số cực thấp,

được gọi là vùng Rayleigh-Jeans, mật độ năng lượng tỷ lệ với nhiệt độ T và bình phương của tần số ω:

Trong Hình 2.1.1, khu vực này được đánh dấu bằng một đường lăn. Công thức Rayleigh-Jeans có thể được bắt nguồn hoàn toàn từ

theo cách cổ điển, không liên quan đến các khái niệm lượng tử. Nhiệt độ của vật đen càng cao thì dải tần mà công thức này có giá trị càng rộng. Nó được giải thích trong lý thuyết cổ điển, nhưng nó không thể được mở rộng đến tần số cao (đường đứt nét trong Hình 2.1.1), vì mật độ năng lượng tổng hợp trên phổ trong trường hợp này là lớn vô cùng:

Đặc điểm này của định luật Rayleigh-Jeans được gọi là "thảm họa tia cực tím".

Từ công thức Rayleigh-Jeans, có thể thấy rằng nhiệt độ cơ thể không áp dụng cho tần số cao.

7. Công thức rượu

Trong dải tần số cao (vùng B trong Hình 2.1.1), công thức Wien là hợp lệ:

Có thể thấy rõ rằng phía bên tay phải thay đổi không theo đơn vị. Nếu tần số không quá cao thì hệ số ω3 chiếm ưu thế và hàm số Uω tăng. Khi tần số tăng lên, sự phát triển của Uω chậm lại, nó đi qua một cực đại, và sau đó giảm đi do một hệ số mũ. Sự hiện diện của cực đại trong phổ phát xạ phân biệt dải Wien với vùng Rayleigh-Jeans.

Nhiệt độ cơ thể càng cao, tần số cắt càng cao, bắt đầu từ đó công thức Wien được đáp ứng. Giá trị của tham số a trong số mũ ở phía bên phải phụ thuộc vào việc lựa chọn đơn vị đo nhiệt độ và tần số.

Điều này có nghĩa là công thức của Wien yêu cầu sử dụng các khái niệm lượng tử về bản chất của ánh sáng.

Vì vậy, tôi đã cân nhắc những câu hỏi đặt ra trước mắt. Có thể dễ dàng nhận thấy rằng các định luật vật lý hiện có của thế kỷ XIX. là bề ngoài, chúng không liên kết với nhau tất cả các đặc điểm (bước sóng, nhiệt độ, tần số, v.v.) của các cơ thể vật chất. Tất cả các định luật trên bổ sung cho nhau, nhưng để hiểu đầy đủ về vấn đề này, cần phải liên quan đến các ý tưởng lượng tử về bản chất của ánh sáng.

Phần thực hành

Như tôi đã nhiều lần nói, hiện tượng một cơ thể hoàn toàn đen không tồn tại trong thực tế ngày nay, trong mọi trường hợp, chúng ta không thể tạo ra và nhìn thấy nó. Tuy nhiên, chúng ta có thể thực hiện một số thí nghiệm chứng minh các tính toán lý thuyết trên.

Màu trắng có thể đen hơn màu đen? Hãy bắt đầu với một quan sát rất đơn giản. Nếu bạn đặt các tờ giấy trắng và đen cạnh nhau và tạo ra bóng tối trong phòng. Rõ ràng là sau đó bạn sẽ không nhìn thấy một chiếc lá nào, tức là cả hai chiếc đều sẽ có màu đen như nhau. Có vẻ như trong mọi trường hợp, giấy trắng có thể đen hơn giấy đen. Và nó không phải là như vậy. Một vật ở nhiệt độ bất kỳ hấp thụ hoàn toàn bức xạ của bất kỳ tần số nào tới nó được gọi là vật đen tuyệt đối. Rõ ràng đây là một sự lý tưởng hóa: không có cơ thể hoàn toàn đen trong tự nhiên. Các cơ thể mà chúng ta thường gọi là màu đen (bồ hóng, bồ hóng, nhung đen và giấy, v.v.) thực sự có màu xám, tức là chúng hấp thụ một phần và tán xạ một phần ánh sáng chiếu vào chúng.

Hóa ra là một khoang hình cầu với một lỗ nhỏ có thể là một mô hình hoàn toàn tốt của vật đen. Nếu đường kính của lỗ không vượt quá 1/10 đường kính của lỗ, thì (như tính toán tương ứng cho thấy) chùm ánh sáng đi vào lỗ sẽ chỉ có thể thoát ra khỏi nó sau nhiều lần tán xạ hoặc phản xạ từ các điểm khác nhau. của vách khoang. Nhưng với mỗi lần "tiếp xúc" của chùm tia với tường, năng lượng ánh sáng bị hấp thụ một phần, do đó, phần của bức xạ lỗ trống không đáng kể. Do đó, có thể cho rằng lỗ hở của khoang gần như hấp thụ hoàn toàn ánh sáng có bước sóng bất kỳ, giống như một vật đen hoàn toàn. Và bản thân thiết bị cho thí nghiệm có thể được thực hiện, chẳng hạn như thế này. Từ bìa cứng, bạn cần phải dán vào hộp có kích thước khoảng 100x100x100 mm với nắp mở. Từ bên trong, hộp phải được dán bằng giấy trắng, và bên ngoài - được sơn bằng mực đen, bột màu, hoặc tốt hơn là được dán bằng giấy từ các gói ảnh. Trong nắp, bạn cần phải tạo một lỗ có đường kính không quá 10 mm. Kinh nghiệm cho thấy, cần soi nắp hộp bằng đèn bàn thì nhìn lỗ thủng hơn nắp đen.

Để đơn giản quan sát hiện tượng, bạn có thể làm đơn giản hơn (nhưng ít thú vị hơn). Bạn cần lấy một chiếc cốc sứ trắng và đậy lại bằng nắp giấy đen có lỗ nhỏ - hiệu quả sẽ gần như tương tự.

Xin lưu ý rằng nếu bạn nhìn vào các cửa sổ từ đường phố vào một ngày nắng chói chang, chúng có vẻ tối với chúng tôi.

Nhân tiện, giáo sư Eric Rogers của Đại học Princeton, người viết cuốn Vật lý cho sự tò mò, được xuất bản không chỉ ở đây, đã đưa ra một "mô tả" kỳ lạ về một cơ thể hoàn toàn đen: "Không sơn đen trên chuồng chó trông đen hơn cửa mở cho một con chó . ”

Lấy nhãn dán ra khỏi hai lon rỗng giống hệt nhau và hút hoặc sơn một lon bằng sơn đen, để đèn còn lại, đổ nước nóng vào cả hai lon và xem cái nào nguội nhanh hơn (thí nghiệm cũng có thể tiến hành trong bóng tối); bạn quan sát hiện tượng bức xạ nhiệt.

Ngoài ra, hiện tượng bức xạ nhiệt có thể được quan sát bằng cách nhìn vào hoạt động của một lò sưởi điện trong phòng, bao gồm một vòng xoắn sợi đốt và một bề mặt kim loại lõm được đánh bóng tốt.

Thật tò mò rằng:

Mối quan hệ giữa ánh sáng và tia nhiệt đã được biết đến từ thời cổ đại. Hơn nữa, từ "tiêu điểm" trong tiếng Latinh có nghĩa là "lửa", "lò sưởi", khi được áp dụng cho gương và thấu kính lõm, biểu thị sự chú ý ưu tiên đến nồng độ nhiệt hơn là tia sáng. Trong số rất nhiều thí nghiệm của thế kỷ 16-18, nổi bật là thí nghiệm do Edm Mariotte thực hiện, trong đó thuốc súng được đốt cháy bởi các tia nhiệt phản chiếu bởi một chiếc gương lõm làm bằng ... băng.

William Herschel, người nổi tiếng với việc khám phá ra hành tinh Uranus, người đã phát hiện ra tia hồng ngoại - vô hình trong quang phổ của Mặt trời, đã rất kinh ngạc đến nỗi ông đã giữ im lặng về nó trong suốt hai mươi năm. Nhưng việc sao Hỏa có người ở và sinh sống, anh không nghi ngờ gì ...

Sau khi phân tích quang phổ cho thấy sự hiện diện của nhiều nguyên tố hóa học trong bầu khí quyển của Mặt trời, bao gồm cả vàng, một nhân viên ngân hàng nói với Kirchhoff: "Chà, vàng mặt trời của bạn có công dụng gì? Dù sao thì nó cũng sẽ không được chuyển đến Trái đất! " Một vài năm trôi qua, Kirchhoff đã nhận được huy chương vàng từ Anh và giải thưởng tiền mặt cho nghiên cứu đáng chú ý của mình. Đưa số tiền này cho nhân viên ngân hàng xem, anh ta nói: "Nhìn này, dù gì thì tôi vẫn lấy được một ít vàng từ Mặt trời."

trên mộ của Fraunhofer, người đã khám phá ra các vạch tối trong quang phổ của Mặt trời và nghiên cứu quang phổ của các hành tinh và các vì sao, những người đồng hương biết ơn đã dựng lên một tượng đài với dòng chữ "Mang các vì sao đến gần hơn."

Các ví dụ thực tế do tôi đưa ra xác nhận các tính toán của phần lý thuyết.

Sự kết luận

Tôi đã xem xét các câu hỏi đã được đặt cho tôi. Có thể dễ dàng nhận thấy rằng các định luật vật lý hiện có của thế kỷ XIX. là bề ngoài, chúng không liên kết với nhau tất cả các đặc điểm (bước sóng, nhiệt độ, tần số, v.v.) của các cơ thể vật chất. Tất cả các định luật trên bổ sung cho nhau, nhưng để hiểu đầy đủ về vấn đề này, cần phải liên quan đến các ý tưởng lượng tử về bản chất của ánh sáng. Sự ra đời của lý thuyết lượng tử giúp nó có thể giải thích nhiều hiện tượng, chẳng hạn như hiện tượng một vật đen hoàn toàn, tức là một vật hấp thụ hoàn toàn các sóng điện từ có độ dài bất kỳ và do đó, bức xạ tất cả các bước sóng của sóng điện từ. Nó cũng có thể giải thích mối quan hệ giữa độ hấp thụ và màu sắc của cơ thể, sự phụ thuộc của độ sáng của cơ thể vào nhiệt độ của nó. Sau đó, những hiện tượng này đã được giải thích bằng vật lý cổ điển. Tôi đã hoàn thành mục đích công việc của mình - tôi giới thiệu với mọi người về vấn đề của một cơ thể hoàn toàn đen. Để thực hiện việc này, tôi đã thực hiện các tác vụ sau:

tìm thấy càng nhiều thông tin càng tốt về vấn đề này;

đã nghiên cứu lý thuyết về một cơ thể đen hoàn toàn;

thực nghiệm xác nhận các khái niệm lý thuyết và hiện tượng được đưa ra trong phần tóm tắt;

Để xem xét lý thuyết các định luật bức xạ, mô hình của một vật đen hoàn toàn đã được sử dụng, tức là một vật hấp thụ hoàn toàn các sóng điện từ có độ dài bất kỳ và do đó, bức xạ tất cả các bước sóng của sóng điện từ.

Danh sách tài liệu đã sử dụng:

Myakishev G. Ya., Vật lý 11, M., 2000.

Kasyanov V. A., Vật lý 11, M., 2004.

Landsberg G.S., Sách giáo khoa vật lý sơ cấp, tập III, M., 1986.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Absolutions_black_body.chắc chắn rồi

Nghịch lý thay. Màu đen lỗ hoạt động như thế nào thân hình với nhiệt độ bằng tuyệt đối không ... bởi vì với màu đen lỗ ... Vì vậy màu đen cái lỗ tỏa ra như một cái hoàn hảo màu đen thân hình(bất ngờ nhận ra ...

CƠ QUAN LIÊN BANG VỀ GIÁO DỤC

cơ sở giáo dục nhà nước giáo dục chuyên nghiệp đại học

“TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ NHÀ NƯỚC”

Kỷ luật trừu tượng

"Quang học kỹ thuật"

Chủ đề: "Cơ thể đen hoàn hảo"

Đã hoàn thành: sinh viên gr. OBDzs-07

Kobasnyan Stepan Sergeevich Kiểm tra bởi: giáo viên của kỷ luật

Sidorova Anastasia Eduardovna

Tyumen 2009

Toàn thân màu đen- một trừu tượng vật lý được sử dụng trong nhiệt động lực học, một vật thể hấp thụ tất cả các bức xạ điện từ rơi vào nó trong mọi phạm vi và không phản xạ lại gì. Bất chấp tên gọi, bản thân vật đen có thể phát ra bức xạ điện từ ở bất kỳ tần số nào và có màu sắc trực quan. Phổ bức xạ của vật đen chỉ được xác định bởi nhiệt độ của nó.

Mô hình cơ thể màu đen

Định luật bức xạ vật đen

Cách tiếp cận cổ điển

Việc nghiên cứu quy luật bức xạ vật đen là một trong những điều kiện tiên quyết cho sự xuất hiện của cơ học lượng tử.

Định luật bức xạ đầu tiên của Wien

Năm 1893, Wilhelm Wien, dựa trên các khái niệm của nhiệt động lực học cổ điển, đưa ra công thức sau:

Từ công thức đầu tiên của Wien, người ta có thể suy ra định luật chuyển vị Wien (định luật cực đại) và định luật Stefan-Boltzmann, nhưng người ta không thể tìm ra giá trị của các hằng số có trong các định luật này.

Trong lịch sử, đó là định luật đầu tiên của Wien được gọi là luật chuyển vị, nhưng ngày nay thuật ngữ "luật chuyển vị của Wien" đề cập đến luật cực đại.

Định luật bức xạ thứ hai của Wien

Kinh nghiệm cho thấy công thức Wien thứ hai chỉ có giá trị trong giới hạn tần số cao (bước sóng ngắn). Đó là một trường hợp đặc biệt của định luật Wien đầu tiên.

Sau đó, Max Planck đã chỉ ra rằng định luật thứ hai của Wien tuân theo định luật Planck đối với năng lượng photon cao, và cũng tìm ra các hằng số C 1 và C 2. Với ý nghĩ này, định luật thứ hai của Wien có thể được viết thành:

Luật Rayleigh-Jeans

Công thức này giả định mật độ quang phổ của bức xạ tăng bậc hai tùy thuộc vào tần số của nó. Trong thực tế, định luật như vậy có nghĩa là không thể cân bằng nhiệt động lực học giữa vật chất và bức xạ, vì theo nó, tất cả năng lượng nhiệt sẽ phải được chuyển đổi thành năng lượng bức xạ trong vùng bước sóng ngắn của quang phổ. Một hiện tượng giả định như vậy đã được gọi là một thảm họa tia cực tím.

Tuy nhiên, định luật bức xạ Rayleigh-Jeans có giá trị đối với vùng bước sóng dài của quang phổ và mô tả đầy đủ bản chất của bức xạ. Thực tế của sự tương ứng như vậy chỉ có thể được giải thích bằng cách sử dụng cách tiếp cận cơ học lượng tử, theo đó bức xạ xảy ra một cách riêng lẻ. Dựa trên các định luật lượng tử, bạn có thể nhận được công thức Planck, công thức này sẽ trùng với công thức Rayleigh-Jeans cho.

Thực tế này là một minh họa tuyệt vời về hoạt động của nguyên lý tương ứng, theo đó lý thuyết vật lý mới phải giải thích mọi thứ mà lý thuyết cũ có thể giải thích được.

Định luật Planck

Sự phụ thuộc của công suất bức xạ của vật đen vào bước sóng

Cường độ bức xạ của vật đen hoàn toàn, phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số, được xác định bởi Định luật Planck :

ở đâu Tôi (ν) dν - công suất bức xạ trên một đơn vị diện tích bề mặt bức xạ trong dải tần từ ν đến ν + d ν.

Tương đương,

,

ở đâu u (λ) dλ - công suất bức xạ trên một đơn vị diện tích bề mặt bức xạ trong dải bước sóng từ λ đến λ + d λ.

Định luật Stefan-Boltzmann

Tổng năng lượng của bức xạ nhiệt được xác định Định luật Stefan-Boltzmann :

ở đâu j là công suất trên một đơn vị diện tích bề mặt bức xạ, và

W / (m² K 4) - Hằng số Stefan-Boltzmann .

Vì vậy, một cơ thể hoàn toàn đen T= 100 K phát ra 5,67 watt trên một mét vuông bề mặt của nó. Ở nhiệt độ 1000 K, công suất bức xạ tăng lên 56,7 kilowatt trên mét vuông.

Định luật chuyển vị Wien

Bước sóng mà năng lượng bức xạ của vật đen là cực đại được xác định bằng Định luật chuyển vị Wien :

ở đâu T là nhiệt độ tính bằng kelvins, và λ max là bước sóng có cường độ cực đại tính bằng mét.

Màu sắc có thể nhìn thấy của các vật thể hoàn toàn đen với các nhiệt độ khác nhau được thể hiện trong biểu đồ.

Xạ đen

Bức xạ điện từ ở trạng thái cân bằng nhiệt động với vật đen hoàn toàn ở một nhiệt độ nhất định (ví dụ, bức xạ bên trong một hốc trong vật đen hoàn toàn) được gọi là bức xạ vật đen (hay cân bằng nhiệt). Bức xạ nhiệt cân bằng là đồng nhất, đẳng hướng và không phân cực, không có sự truyền năng lượng trong nó, tất cả các đặc tính của nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của một vật phát ra vật đen hoàn toàn (và vì bức xạ vật đen ở trạng thái cân bằng nhiệt với một vật nhất định, nên nhiệt độ này có thể được quy cho bức xạ). Mật độ năng lượng thể tích của bức xạ vật đen là, áp suất của nó là . Đặc tính của nó rất gần với vật đen là cái gọi là bức xạ di tích, hay phông vi sóng vũ trụ - bức xạ lấp đầy Vũ trụ với nhiệt độ khoảng 3 K.

Sắc độ của xạ đen

Ghi chú: Màu sắc được đưa ra so với ánh sáng ban ngày khuếch tán (D 65). Màu sắc thực sự cảm nhận được có thể bị biến dạng do sự thích ứng của mắt với điều kiện ánh sáng.

Vật đen là một trừu tượng vật lý được sử dụng trong nhiệt động lực học, một vật hấp thụ tất cả các bức xạ điện từ rơi vào nó trong mọi phạm vi và không phản xạ gì. Bất chấp tên gọi, bản thân vật đen có thể phát ra bức xạ điện từ ở bất kỳ tần số nào và có màu sắc trực quan. Phổ bức xạ của vật đen chỉ được xác định bởi nhiệt độ của nó.

Các chất thực màu đen nhất, ví dụ như bồ hóng, hấp thụ tới 99% bức xạ tới (tức là có albedo bằng 0,01) trong dải bước sóng nhìn thấy, nhưng chúng hấp thụ bức xạ hồng ngoại kém hơn nhiều. Trong số các thiên thể của hệ Mặt trời, Mặt trời có các đặc tính của một thiên thể hoàn toàn đen ở mức độ lớn nhất. Thuật ngữ này được giới thiệu bởi Gustav Kirchhoff vào năm 1862.

****** vẽ mô hình cơ thể. ******

Mô hình cơ thể màu đen

Các vật đen hoàn toàn không tồn tại trong tự nhiên, do đó, trong vật lý, một mô hình được sử dụng cho các thí nghiệm. Nó là một khoang kín với một lỗ nhỏ. Ánh sáng đi qua lỗ này sẽ bị hấp thụ hoàn toàn sau nhiều lần phản xạ, và nhìn từ bên ngoài lỗ sẽ hoàn toàn đen. Nhưng khi khoang này bị đốt nóng, nó sẽ có bức xạ nhìn thấy được của riêng mình.

Định luật bức xạ đầu tiên của Wien

Năm 1893 Wilhelm Wien.

Công thức đầu tiên của Wien có giá trị cho tất cả các tần số. Bất kỳ công thức cụ thể nào hơn (chẳng hạn như định luật Planck) phải thỏa mãn công thức đầu tiên của Wien.

Định luật bức xạ thứ hai của Wien

Năm 1896, Wien đưa ra định luật thứ hai dựa trên các giả định bổ sung:

công thức Wien thứ hai chỉ có giá trị trong giới hạn của tần số cao (bước sóng ngắn). Đó là một trường hợp đặc biệt của định luật Wien đầu tiên.

Luật Rayleigh-Jeans

Nỗ lực mô tả bức xạ của một vật đen hoàn toàn dựa trên các nguyên lý cổ điển của nhiệt động lực học và điện động lực học dẫn đến định luật Rayleigh-Jeans:

Trong thực tế, định luật như vậy có nghĩa là không thể cân bằng nhiệt động lực học giữa vật chất và bức xạ, vì theo nó, tất cả năng lượng nhiệt sẽ phải được chuyển đổi thành năng lượng bức xạ trong vùng bước sóng ngắn của quang phổ. Một hiện tượng giả định như vậy đã được gọi là một thảm họa tia cực tím.

Định luật Planck xác định cường độ bức xạ của vật đen hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số

Định luật Stefan - Boltzmann xác định tổng năng lượng của bức xạ nhiệt được xác định bởi định luật

Bước sóng mà tại đó năng lượng bức xạ của vật đen là cực đại được xác định theo định luật dịch chuyển Wien:

Vì vậy, nếu chúng ta giả định trong phép gần đúng đầu tiên rằng da người có các đặc tính gần với cơ thể màu đen hoàn toàn, thì cực đại của phổ bức xạ ở nhiệt độ 36 ° C (309 K) nằm ở bước sóng 9400 nm (trong vùng hồng ngoại của quang phổ).

Bức xạ của kim loại bị nung nóng trong khoảng nhìn thấy

Toàn thân màu đen- lý tưởng hóa vật lý được áp dụng trong nhiệt động lực học, một cơ thể hấp thụ mọi thứ rơi vào nó bức xạ điện từ trong tất cả các phạm vi và không phản ánh bất cứ điều gì. Bất chấp tên gọi, bản thân một vật đen có thể phát ra bức xạ điện từ ở bất kỳ tần số nào và nhìn bằng mắt thường có màu sắc.Phổ bức xạ cơ thể màu đen chỉ được xác định bởi nó nhiệt độ.

Tầm quan trọng của vật đen hoàn toàn đối với câu hỏi về phổ bức xạ nhiệt của bất kỳ vật thể nào (xám và có màu) nói chung, ngoài việc nó là trường hợp đơn giản nhất không tầm thường, còn nằm ở chỗ câu hỏi phổ của bức xạ nhiệt cân bằng của các vật thể có màu bất kỳ và hệ số phản xạ được giảm theo phương pháp nhiệt động lực học cổ điển cho câu hỏi về bức xạ đen hoàn toàn (và về mặt lịch sử, điều này đã được thực hiện vào cuối thế kỷ 19, khi vấn đề của tuyệt đối xạ đen thân đến trước).

Các chất thực màu đen nhất, ví dụ, bồ hóng, hấp thụ tới 99% bức xạ tới (nghĩa là chúng có albedo, bằng 0,01) trong dải bước sóng khả kiến, tuy nhiên, bức xạ hồng ngoại bị chúng hấp thụ kém hơn nhiều. Trong số các cơ quan hệ mặt trờiđặc tính của một cơ thể hoàn toàn đen ở mức độ lớn nhất sở hữu Mặt trời.

Thuật ngữ này được giới thiệu bởi Gustav Kirchhoff vào năm 1862. Mô hình thực tế

Mô hình cơ thể màu đen

Các vật đen hoàn toàn không tồn tại trong tự nhiên, do đó, trong vật lý, cho các thí nghiệm, người mẫu. Nó là một khoang kín với một lỗ nhỏ. Ánh sáng đi qua lỗ này sẽ bị hấp thụ hoàn toàn sau nhiều lần phản xạ, và nhìn từ bên ngoài lỗ sẽ hoàn toàn đen. Nhưng khi khoang này bị đốt nóng, nó sẽ có bức xạ nhìn thấy được của riêng mình. Vì bức xạ được phát ra bởi các bức tường bên trong của khoang, trước khi nó thoát ra (sau cùng, lỗ rất nhỏ), trong phần lớn các trường hợp, nó sẽ trải qua một số lượng lớn các bức xạ và hấp thụ mới, có thể nói chắc chắn. rằng bức xạ bên trong khoang nằm trong cân bằng nhiệt động lực học với những bức tường. (Trên thực tế, lỗ hổng đối với mô hình này không quan trọng chút nào, nó chỉ cần nhấn mạnh khả năng quan sát cơ bản của bức xạ bên trong; ví dụ, lỗ hổng có thể đóng hoàn toàn và chỉ nhanh chóng mở ra khi đã có cân bằng. được thiết lập và phép đo đang được thực hiện).

Định luật bức xạ vật đen Cách tiếp cận cổ điển

Ban đầu, các phương pháp thuần túy cổ điển được áp dụng để giải quyết vấn đề, mang lại một số kết quả quan trọng và đúng đắn, nhưng chúng không cho phép giải quyết vấn đề một cách triệt để, cuối cùng không chỉ dẫn đến sự khác biệt rõ rệt với thực nghiệm mà còn dẫn đến mâu thuẫn nội tại. - cái gọi là thảm họa tia cực tím .

Việc nghiên cứu quy luật của xạ đen là một trong những điều kiện tiên quyết để xuất hiện cơ lượng tử.

Định luật bức xạ đầu tiên của Wien

Năm 1893 Wilhelm Wien, ngoài nhiệt động lực học cổ điển, lý thuyết điện từ về ánh sáng, ông đã suy ra công thức sau:

uν - mật độ năng lượng bức xạ

ν - tần số bức xạ

T- nhiệt độ của cơ thể bức xạ

f là một hàm chỉ phụ thuộc vào tần số và nhiệt độ. Hình thức của hàm này không thể được xác định chỉ từ các xem xét nhiệt động lực học.

Công thức đầu tiên của Wien có giá trị cho tất cả các tần số. Bất kỳ công thức cụ thể nào hơn (chẳng hạn như định luật Planck) phải thỏa mãn công thức đầu tiên của Wien.

Từ công thức đầu tiên của Wien, người ta có thể suy ra Định luật chuyển vị Wien(luật tối đa) và Định luật Stefan-Boltzmann, nhưng không thể tìm thấy giá trị của các hằng số có trong các luật này.

Trong lịch sử, đó là định luật đầu tiên của Wien được gọi là định luật chuyển vị, nhưng ngày nay thuật ngữ " Định luật chuyển vị Wienđược gọi là luật cực đại.