5.3 Lämpösäteily ja sähkömagneettisen säteilyn lajit

FY07 Sähkömagnetismi ja valo

Lämpöliikkeen synnyttämä säteily

Aineen rakenneosasten lämpöliike sähkömagneettinen säteily
Lämpöliike on satunnaista, joten spektri on jatkuva paljon eri taajuuksia
- Korkeammassa lämpötilassa liike on voimakkaampaa suurempi taajuus (eli lyhyempi aallonpituus)

Ideaalinen malli säteilijälle on ns. musta kappale
- Musta kappale ei heijasta tai sirota säteilyä (absorboi kaiken)
- Useimpia säteileviä kappaleita voidaan mallintaa mustana kappaleena

Mustan kappaleen spektri on jatkuva ja sen muoto voidaan määrittää teoreettisesti
Spektrin intensiteettimaksimin kohta riippuu säteilijän lämpötilasta
- Mitä suurempi on säteilijän lämpötila, sitä pienemmän aallonpituuden kohdalla intensiteettimaksimi on

Mustan kappaleen säteilyn intensiteettimaksimin aallonpituus ja lämpötila T riippuvat toisistaan Wienin siirtymälain mukaisesti

\lambda_{max} = \frac{k}{T}

k = 0,002898 \ \text m \cdot \text K

k on vakio:

\lambda_{max}

MAOL:

Laske Auringon pintalämpötila Wienin siirtymälakia ja intensiteettijakaumaa hyödyntäen. Vertaa vastaustasi taulukoituun arvoon.

Kuvaajasta voidaan lukea, että suurin intensiteetti on noin 540 nm:n kohdalla. Siis

\lambda_{max} \approx 540 \ \text {nm}

Wienin siirtymälain mukaan

\lambda_{max} = \frac{k}{T}

T = \frac{k}{\lambda_{max}}

Auringon pintalämpötilaksi saadaan

T = \frac{ 0,002898 \ \text m \ \cdot \ \text K}{540 \ \cdot \ 10^{-9} \ \text m}

T = 5366,67 \ \text K \approx 5400 \ \text K

MAOL-taulukoiden mukaan Auringon pintalämpötila on noin 5700 K.

Ei-ionisoiva säteily (näkyvää valoa pidempi aallonpituus)
- Radioaallot: viestintä, avaruuden kohteiden tutkimus
- Mikroaallot: viestintä, lämmitys, kosminen taustasäteily, tutka
- Infrapunasäteily: lämpösäteily, ilmastotutkimus, avaruustutkimus
Ionisoiva säteily (näkyvää valoa lyhyempi aallonpituus)
- Ultraviolettisäteily: Aurinko, loistelamppujen valontuotto
- Röntgensäteily: lääketieteellinen kuvantaminen, suurienergiset avaruuden kohteet
- Gammasäteily: syntyy atomiytimissä, sterilisointi, läpivalaisu, avaruuden aktiivisimmat kohteet