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ウィーンの法物理学

ウィーンの法物理学
ウィーンの法物理学

ビデオ: 京都大学 市民講座「物理と宇宙」第7回「量子計算と物理」 森前 智行 講師(基礎物理学研究所 講師)2019年10月20日 2024, 六月

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ウィーンの法則はウィーンの変位法とも呼ばれ、黒体(光のすべての周波数を放出および吸収する理想的な物質)の温度と、それが最も光を放出する波長との関係です。法を発見したことで1911年にノーベル物理学賞を受賞したドイツの物理学者、ヴィルヘルムウィーンにちなんで名付けられました。

ウィーンは、1890年代に黒体放射の波長または周波数分布を研究しました。小さな穴のあるオーブンの理想的な黒体の良い近似として使用するのが彼の考えでした。小さな穴に入る放射線はオーブンの内壁で散乱および反射されるため、入射する放射線のほとんどすべてが吸収され、一部が再び穴から出て行く可能性を非常に小さくすることができます。この穴から出る放射は、オーブン温度に対応する平衡黒体電磁放射に非常に近くなります。Wienは、波長間隔dλあたりの放射エネルギーdWが特定の波長λm 最大となり、温度Tが上昇するにつれて最大値が短い波長にシフトすることを発見しました。彼は製品λM λ:Tは、絶対的に一定である、M T = 0.2898センチメートル度ケルビン。

温度が上昇するにつれて放射電力最大値がより高い周波数にシフトするというウィーンの法則は、一般的な観測結果を定量的な形で表しています。暖かい物体は赤外線を放出しますが、これは肌が感じるものです。T = 950 K付近では、鈍い赤い輝きが観察されます。温度が上がると、色はオレンジと黄色に明るくなります。ウィーンの法則によれば、電球のタングステンフィラメントはT = 2,500 Kの高温で明るい光を放出しますが、この温度でのスペクトルのピークはまだ赤外線にあります。温度がT = 6,000 Kになると、太陽の表面のように、ピークが目に見える黄色にシフトします。