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

Es difícil encontrar en el hogar dos objetos de escala tan radicalmente diferentes a nuestra luminaria y una bombilla incandescente regular 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 cocina de gas de cocina o soplar carbón de un fuego), ya sabemos que si calienta un cuerpo de material adecuadamente, comienza a brillar, y es más brillante que cuanto más lo calentamos.

Los científicos siempre han estado interesados ​​en la misma pregunta, pero para una descripción estrictamente cuantitativa y cualitativa de un 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 algunas bandas, entonces también se irradia bien en estas bandas, es por eso que un cuerpo tan abstracto que absorbe y irradia idealmente 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 acto de quea cualquier temperatura, absorbe toda la radiación que cae sobre ella, 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.

Se encontró que la densidad volumétrica resultante de la radiación de equilibrio y la emisividad total del ABT son proporcionales a la cuarta potencia 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 frío" que el "cero Celsius" al que estamos acostumbrados por 273 grados) - y en los libros de texto de física, la conocida "curva jorobada" 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 el ACHT con una temperatura de~ 6000 Kelvin!Al mismo tiempo, el pico de la radiación máxima se encuentra en la región de ~ 450 nanómetros (¡ultravioleta!), Así que 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 La superficie del planeta a la luz del día, y no se siente en los agujeros y se arrastra hacia la superficie sólo por la noche.

¿Y nuestra bombilla? Su espiral caliente también obedece a la misma ley, pero la temperatura resultante es aproximadamente la mitad de la solar (la fusión de tungsteno, a partir de la cual se hacen normalmente las bombillas de filamento, es de ~ 3422 grados Celsius, pero la temperatura de funcionamiento no supera los ~ 2800 grados Celsius y es de aproximadamente 3000 Kelvin. 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 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 en ella menos de los tonos rojos y amarillos habituales (incluso se introdujeron características especiales: luz blanca "fría", "neutra" y "cálida").

Poder

La comparación de la potencia de radiación total de una 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 irradia10 ^ 2 vatios , entonces el Sol~ 4 * 10 ^ 26 vatios- ¡casi veinticinco órdenes de diferencia! Ahora trate de contar a su gusto la cantidad de centésimas de bombillas incandescentes que se necesitaron para reemplazar el sol y la cantidad de espacio en el sistema solar que ocuparían ...