Lo que es diferente de la luz del sol: una descripción y diferencias.

Es difícil encontrar en el hogar dos objetos que son tan radicalmente diferentes en escala que nuestra luminaria y una bombilla incandescente ordinaria por cien: incluso el diámetro promedio de los dos difiere en diez órdenes de magnitud (~ 1.392 · 10 ^ 9 metros y ~ 0.05 metros, respectivamente) - sin embargo Ambos objetos son fuentes de luz, y en este aspecto, tiene sentido compararlos.

Espectro y temperatura de color.

Desde la infancia y los primeros experimentos físicos independientes (como poner un clavo en la llama de una estufa de gas o soplar carbón de un fuego), ya sabemos que si un cuerpo material se calienta adecuadamente, comienza a brillar, y cuanto más brillantes, más fuertes somos. calentar

Los científicos siempre han estado interesados ​​en la misma pregunta, pero para una descripción estrictamente cuantitativa y cualitativa del fenómeno, primero tuvieron que introducir un concepto abstracto: un cuerpo absolutamente negro (ACHT). El punto es que la radiación electromagnética de un cuerpo calentado (y la luz es solo radiación electromagnética, como las ondas de radio, los rayos X, etc.) depende básicamente de qué longitudes de onda (segmentos del espectro) absorbe dicho cuerpo.

El principio es simple: si algo se absorbe muy bien en algunos rangos, entonces también se irradia bien en los mismos rangos, es por eso que un cuerpo tan abstracto ideal para absorber e irradiar se llama "negro". Al mismo tiempo, observamos que los cuerpos no ideales se llaman "gris" o "coloreados" y, a través de las correcciones apropiadas, se "vinculan" nuevamente a las propiedades del cuerpo negro.

Entonces, tenemos el ABT, que a cualquier temperatura absorbe toda la radiación que cae sobre él, independientemente de la longitud de onda, ¿cómo se ve la ley que describe su espectro? A finales del siglo XIX, el físico I.Stefan abordó este tema desde el lado práctico, y desde el teórico L. Boltzman, la ley física correspondiente en los libros de texto ahora se llama la ley de Stefan-Boltzmann.

Resultó que la densidad volumétrica resultante de la radiación de equilibrio y la emisividad total del ABT son proporcionales al cuarto grado de su temperatura absoluta (recuerde que la temperatura absoluta se mide en grados Kelvin y se mide desde el cero absoluto de la temperatura, que es "más fría" que 273 grados Celsius ) - y en los libros de texto de física, la conocida "curva de jorobado" fue "prescrita".

¿Qué tiene esto que ver con la pregunta original? Muy simple: resulta que la curva correspondiente para el Sol está perfectamente descrita por la curva para ACHT con una temperatura de ~ 6000 Kelvin! Al mismo tiempo, el pico del máximo de radiación se encuentra en la región de ~ 450 nanómetros (¡ultravioleta!), Por lo tanto, una vez más, le damos las gracias a nuestra atmósfera terrenal por absorber esta radiación a un nivel seguro en el que todos podemos vivir en la superficie del planeta. Luz del día, y no se siente en los agujeros y salga a la superficie solo por la noche.

¿Y qué pasa con nuestra bombilla? Su espiral caliente también obedece a la misma ley, pero la temperatura resultante es aproximadamente la mitad de la temperatura solar (el punto de fusión del tungsteno, a partir del cual generalmente se hacen las lámparas de incandescencia, es de ~ 3422 grados Celsius, pero la temperatura de trabajo no supera los 2800 grados Celsius) . Por lo tanto, el pico de radiación de la lámpara incandescente se "expulsa" hacia el área de radiación infrarroja y se ubica en la región de un micrómetro (1000 nanómetros), es decir, una lámpara incandescente es más "caliente" que un dispositivo de "iluminación" (eficiencia ~ 6%) y menos potencia. peor es la eficiencia).

Mencionemos un aspecto práctico más: las nuevas lámparas fluorescentes y LED generalmente tienen una temperatura de color (es decir, una temperatura AChT con el mismo tono de color) es mucho más alta que una lámpara incandescente; por lo tanto, la luz de dicha lámpara es "más azul" y menos común que la roja. - tonos amarillos (incluso se introducen características especiales - luz blanca "fría", "neutra" y "cálida").

Poder

La comparación de la potencia de radiación total de la bombilla y el Sol muestra claramente la monstruosa separación de los valores astronómicos del hogar: si una bombilla en forma de luz visible y calor emite 10 ^ 2 vatios, entonces el Sol ~ 4 * 10 ^ 26 vatios : ¡casi veinticinco órdenes de diferencia! Ahora trate de contar en su tiempo libre cuántas centésimas de bombillas incandescentes tomó para reemplazar el sol y cuánto espacio en el sistema solar ocuparían ...

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