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2006 年 1 月 11 日

紅外光天文史 (11): 韋恩定律 (Wein's law)
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明 : 紅外光天文觀測 用於偵測星際間星體的 「 紅外輻射 (infrared radiation)」(或是熱源)。 因為宇宙裡絕大多數的物體表面都有著 熱輻射現象 , 所以紅外光觀測可用以研究星體表面的 溫度 狀況。 在天文觀測中發現,星體的熱輻射極接近於「黑體輻射 (blackbody radiation)」的理想狀況。 所謂的黑體輻射是想像一個物體對於週遭放出或是吸收的能量, 完全由它的表面能量 (即它的表面溫度) 所決定。 由實驗得知,黑體輻射具有下列的特性:(如上圖所示)

       1、一個高於 絕對溫度 (T) 零度的物體, 會發出各種不同波段的能量,呈 連續光譜

       2、溫度較高者,短波長輻射所佔的比例較多;溫度較低者,絕大部分是長波輻射。

       3、對於同一溫度而言,溫度較高者輻射發出的能量也較多。

       4、黑體輻射能量分布符合近代量子理論的「卜朗克定律 (Planck's law)」, 能量值 En 正比於輻射頻率 ν (ν = c / λ), 也就是 En = n h ν, 式中 c 是光速、h 稱為卜朗克常數 , h = 6.6252 × 10-27 爾格秒。 如果將單位波長、單位面積、單位時間、單位立體角所發出的能量寫成 E (λ,T),則 E (λ,T) = (2 h c2 / λ2) / (eh c / λ k T - 1), 式中 k 稱為 波茲曼常數 (Boltzmann constant), k = 1.38 × 10-16 爾格 /T 。

       對於絕對溫度 T 的黑體輻射能量分布,可得知最大能量的波峰之波長 λmax;也就是, 黑體輻射 的「韋恩定律 (Wein's law)」 λmax = h c / (4.965 k T) = 2.9 × 106 奈米 / T。

明日主題 : 紅外光天文史 (12): 地面紅外光觀測的屏障
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主編 : 陳輝樺                 
                         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 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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