Promieniowanie ciała doskonale czarnego

W symulacji możesz tworzyć rozkłady Plancka dla różnych temperatur. Zobaczysz, że czasem będzie konieczne przeskalowanie osi pionowej - taka jest natura rozkładu mocy promieniowania, że oddanie go na liniowej skali na jednym ekranie jest praktycznie niemożliwe. Możesz odczytywać wartości strumienia mocy i długości fali najeżdżając kursorem na krzywą.

Symulacja pozwala tworzyć rozkłady Plancka dla różnych temperatur. Przy jej pomocy prezentowana jest zależność strumienia mocy w jednostkach umownych (oś Y) od długości fali w nanometrach (oś X). W zależności od wybranej temperatury, generowana jest charakterystyka. Zakres temperatur to 300 Kelwinów do 30 tysięcy Kelwinów. Jeśli wygenerujemy wykres na przykład dla 2 tysięcy Kelwinów, to pojawi się krzywa z maksimum w okolicy 1450 nanometrów. Poniżej w tabeli zostaje zanotowana właśnie ta wartość długości fali oraz strumień mocy w Watach razy metr do minus 2 równy 9,07 razy 10 do potęgi 5. Kiedy nie skasujemy otrzymanej charakterystyki możemy dodać jeszcze kilka różnych, a wyróżnione zostaną innymi kolorami, natomiast wartości parametrów będą zestawione w tabeli wyników. I tak na przykład dla większej temperatury jak 3 tysiące Kelwinów, wykres będzie miał znacznie większe maksimum w okolicy 966,67 nm, odpowiadające 4,59 razy 10 do 6 Wat razy metr do -2. Następnie dla 5 tysięcy Kelwinów 580 nm i 3,54 razy 10 do 7 Wat razy metr do -2. Warto zauważyć, że wraz ze wzrostem temperatury maksimum przesuwa się w lewą stronę, czyli długość fali maleje, natomiast strumień mocy wzrasta.

W symulacji dodano kilka opcji służących do przeskalowywania wykresu. Nie bez powodu.  Czasem jest konieczne przeskalowanie osi pionowej - taka jest natura rozkładu mocy promieniowania, że oddanie go na liniowej skali na jednym ekranie jest praktycznie niemożliwe.

1
R16mpCRMY0eU9
Ćwiczenie alternatywne.
Przypomnij sobie wykres przedstawiający natężenie promieniowania elektromagnetycznego w funkcji długości fali elektromagnetycznej dla ciała doskonale czarnego znajdującego się w różnych temperaturach. Wzrost temperatury skutkuje wzrostem natężenia i przesunięciem długości fali najintensywniej emitowanej przez ciało doskonale czarne.

Powiedz słownie, które zdanie jest prawdziwe:
a. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie długości fali najintensywniej emitowanej przez ciało doskonale czarne w kierunku fal dłuższych.
b. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie długości fali najintensywniej emitowanej przez ciało doskonale czarne w kierunku fal krótszych.

Podpowiedź: Wyobraź sobie rozgrzewany pręt. Początkowo staje się on czerwony a następnie biały. Kolor biały oznacza, że emitowany jest kolor nie tylko czerwony ale i pozostałe barwy tęczy.
Zastanów się która z fal jest dłuższa, czerwona czy niebieska?

Poprawna odpowiedź: b
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Polecenie 1
R1DKTAqz9mM5i
Wyznacz temperaturę ciała doskonale czarnego, będącego kulą o promieniu r = 10 cm, która emituje promieniowanie elektromagnetyczne o mocy P = 100 W. Wynik podaj z dokładnością do 1 ° C. Otrzymany wynik sprawdź wykorzystując zamieszczoną symulację. Odpowiedź: Tu uzupełnij ° C
Polecenie 1
RnpnD0LAIVu8u
Przypomnij sobie wykres przedstawiający natężenie promieniowania elektromagnetycznego w funkcji długości fali elektromagnetycznej dla ciała doskonale czarnego znajdującego się w różnych temperaturach. Wzrost temperatury skutkuje wzrostem natężenia i przesunięciem długości fali najintensywniej emitowanej przez ciało doskonale czarne. Które zdanie jest prawdziwe? Możliwe odpowiedzi: 1. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie długości fali najintensywniej emitowanej przez ciało doskonale czarne w kierunku fal dłuższych., 2. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie długości fali najintensywniej emitowanej przez ciało doskonale czarne w kierunku fal krótszych.