AEEA 天文教育資訊網

上網探索宇宙的好選擇 ! Activities of Exhibition and Education in Astronomy.

2002 年 8 月 27 日

光是什麼？ (3) 熱輻射 (Thermal radiation)
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 當物體受熱時，由其原子或分子的熱擾動，激發物體，放出輻射能量。熱輻射與物體的性質及溫度有關，其輻射能量是連續能譜，以電磁波形式向四面八方傳遞，波長自遠稍紅外光區延伸至極短的紫外光區 (如左圖星雲所呈現的色澤)。其輻射能量對波長的分布呈山峰狀 (如右圖不同顏色的波形會有所不同)，峰頂所對應的波長 λmax 和物體表面溫度 T ，可用韋恩 (Wilhelm Wien, 1864 - 1928，1911 年諾貝爾物理獎得主) 對於黑體輻射的「位移定律 〈Wien's displacement law〉」來討論，在一定溫度時，能量密度對輻射波長的關係式：「在能量密度最大處之波長與絕對溫度 T 的乘積為定值」或表示成 λmax‧T = 2.898 × 10^-3 m‧K ( 2,897,768.5 nm‧K，或 249.71066 nm‧eV)。至於，在某溫度物體表面的總發射強度是輻射面上單位面積所有方向之所有波長能量的發射率。有關熱輻射的若干性質，可由「史蒂芬‧ 波茲曼輻射定律 (Stefan - Boltzmann's law of radiation) 」：「從黑體單位表面在單位時間內所釋出的能量輻射能 I 可表示為 I = σ T⁴ 」導出，式中史蒂芬‧波茲曼 σ 的數值為 5.77 ‧ 10^-12 瓦特 / 公分² 度⁴。
早期 (約 1814 年) 光譜科學家由太陽光譜的觀察發現某些元素會形成吸收譜線，進而瞭解到熱的物體 (包括熱的固體、液體或高密度氣體) 都會發出「連續光譜」、照射激發低密度氣體則會發出「放射光譜」、連續光經過低溫且低密度氣體會呈現「吸收光譜」的事實。而在星光觀測時 (1823 年) 也發現相同譜線，促使天文學家對於星球光源和傳遞到我們地球的過程，有了理論的依據和探究星球與星雲組成元素的方法。

明日主題 : 光是什麼？ (4) 光的波動性

作者與主編 : 陳輝樺、王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

本網站所有圖片未特別聲明者，都是取材自美國太空總署 (NASA) 網頁，請勿作商業用途使用。