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2006 年 3 月 1 日

無線電波和微波天文史 (1):各電磁波段偵測到的主要溫度分布
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, 其輻射能量對波長的分布 呈山峰狀 (如上圖所示), 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) 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 = 0.29 。 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 T 4 」導出, 式中史蒂芬•波茲曼常數 σ 的數值為 5.77 • 10 -12 瓦特 / 公分2 4

         電磁輻射 (Electromagnetic Radiation) 是一種波動的能量。 電磁輻射說明 電磁波 的發射和傳播, 是透過 空間 或介質傳遞其能量。 電磁輻射依頻率一般區分為 無線電波 微波 紅外光 可見光 紫外光 X 射線 伽瑪射線 等幾種形式。 依據 各個波段具有的能量特徵 , 可得知在非常低溫下 (接近絕對零度時),物質內的原子僅能輻射出無線電波和微波; 當在攝氏零度左右 (水的冰點) 則原子可輻射 紅外光 ; 在表面溫度約攝氏 5 ∼ 6 千度的物質,才會有可見光的輻射;在溫度百萬度的物體表面,就會有 X 射線; 到了表面溫度達百億度的物體表面,也會有 伽瑪射線 呈現。 為了精確地說明各電磁波段偵測到的主要溫度分布,特別表列如下:
        
電磁波形式 無線電波   紅外光   可見光   紫外光   X 射線   γ射線
偵測的溫度範圍   < 10 K  10 ~ 103 K 103 ~ 104 K 104 ~ 106 K 106 ~ 108 K   > 108 K 

明日主題 : 無線電波和微波天文史 (2):無線電波和微波偵測到的訊息
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主編 : 陳輝樺陳輝樺                 
                         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (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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