你是否曾在夜晚仰望星空，驚嘆于那些遙遠(yuǎn)星球的光芒？但你是否知道，世間萬(wàn)物都是發(fā)光體？

沒錯(cuò)，就像宇宙中的每一顆星星，任何物體都在以一種特殊的方式向外界散發(fā)光芒——輻射出電磁波。

這并非科幻小說(shuō)的情節(jié)，而是實(shí)實(shí)在在的科學(xué)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為熱輻射。為了研究熱輻射的規(guī)律，物理學(xué)家們定義了一種理想物體——黑體（black body），作為研究熱輻射的標(biāo)準(zhǔn)物體。因此，熱輻射也被稱為“黑體輻射”。

什么是黑體輻射

黑體輻射是一種物理現(xiàn)象，指的是黑體在任何溫度下都能完全吸收所有波長(zhǎng)的入射輻射，并以最大效率重新輻射出能量。

黑體輻射理論可以幫助科學(xué)家理解恒星、行星和其他天體的溫度和能量輸出。許多現(xiàn)實(shí)中的物體，如太陽(yáng)和燈泡，都可以近似看作黑體，通過(guò)研究其輻射特性來(lái)了解其物理性質(zhì)。

開爾文與攝氏度的關(guān)系

開爾文溫標(biāo)和攝氏度是兩種常用的溫度計(jì)量方式，它們之間有簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換關(guān)系。攝氏溫標(biāo)基于水的冰點(diǎn)（0°C）和沸點(diǎn)（100°C），適用于日常生活和一般科學(xué)應(yīng)用。開爾文溫標(biāo)基于絕對(duì)零度（0K = -273.15°C），適用于科學(xué)研究和工程應(yīng)用，因?yàn)樗苊饬素?fù)溫度值，更方便描述熱力學(xué)過(guò)程。

1不同溫度下物體的輻射光譜

通過(guò)動(dòng)畫，我們可以更直觀地了解光譜強(qiáng)度如何隨波長(zhǎng)和溫度變化。在較低溫度下，物體發(fā)出的主要是紅外輻射；隨著溫度的升高，光譜逐漸進(jìn)入可見光范圍。

人體的體溫約為310K，我們的肉眼看不到人體向外輻射的電磁波。但如果使用紅外成像設(shè)備，就能看到人體在不斷地輻射遠(yuǎn)紅外線。

2溫度與顏色

01紅 光（約1000K）

從大約1000開爾文（K）開始，物體會(huì)發(fā)出略帶紅色的光，就像我們熟知的熾熱金屬，如烤箱加熱元件的紅光，那是800°C的高溫的運(yùn)作。

02黃 光（2000-3000K）

在2000 K時(shí)，光譜中黃色波長(zhǎng)的比例增加，物體開發(fā)輻射部分黃光。在溫度約為3000 K時(shí)，則更多地輻射黃色波長(zhǎng)光譜。

白熾燈是我們常見的照明工具，其溫度約為2700K，發(fā)射可見光。然而，大部分熱輻射實(shí)際上是在紅外波段。通過(guò)下圖，我們可以看到發(fā)射光譜隨物體溫度的變化而變化。在低電流下，燈絲會(huì)略微發(fā)紅；而在高電流下，燈絲則發(fā)出強(qiáng)烈的黃色光。

03白 光（約6000K）

當(dāng)溫度達(dá)到約6000 K時(shí)，輻射光譜中幾乎所有可見光波長(zhǎng)的強(qiáng)度都是相同的，這種輻射呈現(xiàn)為白色。這也就解釋了為什么太陽(yáng)看起來(lái)是白色的，因?yàn)樗鳛橐粋€(gè)幾乎完美的黑體，表面溫度高達(dá)5778 K。

探索光·發(fā)現(xiàn)光·應(yīng)用光

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