Vågrörelselära

Från Wikiskola
Hoppa till navigering Hoppa till sök

Kap 12 - Svartkroppsstrålning, s 230-232

Spektrum av svartkroppsstrålning vid olika temperaturer på en dubbellogaritmisk skala; den gula kurvan visar solens yttemperatur och regnbågen det synliga spektrumet.

Emittans

En absolut svart kropp strålar ut energi med en våglängdsfördelning som beror av temperaturen.

Emittans [math]\displaystyle{ M }[/math] är effekt per ytenhet, W/m2.

Plancks lag

Värmestrålningen beror av temperatur och våglängd och det finns en formel för den spektrala emittansen.

[math]\displaystyle{ \frac{dM}{d\lambda} = \frac{2 \pi hc^2}{\lambda^5}\frac{1}{ e^{\frac{hc}{\lambda k_\mathrm{B}T}} - 1} }[/math].

Där [math]\displaystyle{ k_B }[/math] är Boltzmanns konstant, h är Plancks konstant, och c är ljusets hastighet

Enheten är [math]\displaystyle{ W \: / \: m^3 }[/math]

Wiens förskjutningslag

Svartkroppstrålningen är ett spektrum av våglängder.

Den våglängd med maximal emittans [math]\displaystyle{ \lambda_m }[/math] ges av

[math]\displaystyle{ \lambda_m T = konstant }[/math]

Stefan-Boltzmanns lag

[math]\displaystyle{ M = \sigma T^4 }[/math]

där [math]\displaystyle{ \sigma = 5.67 \: 10^8 W/(m^2K^4) }[/math]

och [math]\displaystyle{ M }[/math]är emittansen.

Wikipedia skriver om Svartkropp

Lös uppgifter

Räkna uppgifterna 12.1 - 12.7

GeoGebra

Uppgift
Testa själv

ladda ner filen ovan och testa dess funktion.

Du märker att vi skulle behöva logaritmiska axlar i GeoGebra eller hur. Det går tyvärr inte.

Titta på tracefunktionen hur maxpunkten flyttar sig vid ändrad temperatur.

Beräkna arean under kurvorna med temperaturerna 3000 K och 6000 K.

Vad representerar areorna?

Vilket är förhållandet mellan areorna?

Vilket fysikaliskt samband har du just visat?


Glödgning

Tabellen visar temperatur och färg för glödgat järn. Wikipedia skriver om Smide

Temperatur °C Färg Färgnamn
400 Rödvarm, synlig i mörker
474 Rödvarm, synlig i skymning
525 Rödvarm, synlig i dagsljus
581 Rödvarm, synlig i solljus
700 Mörkröd
800 Mörkt körsbärsröd
900 Körsbärsröd
1000 Ljust körsbärsröd
1100 Orangeröd
1200 Gulorange
1300 Gulvit
1400 Vit
1500 Lysande vit
1600 Blåvit

Fotonen - Kap 12 s 232-240

Fotoelektrisk effekt

Om man lyser med högfrekvent ljus på en metall kommer det att skapas en ström i metallen. Det beror på att ljusets fotoner har hög energi och slår loss elektroner från atomerna. Detta kallas den fotoelektriska effekten.

Kap 12 - Elektromagnetisk strålning, s 241- 252