光、辐射与电磁波谱

维恩位移定律

/ VEEN /

为什么冷却中的余烬发红光,而更热的火焰却燃成蓝白色?维恩位移定律就是这一日常现象背后的简单规则:物体越热,它发光最强处的波长就越短(越蓝)。随着温度升高,辉光的峰值会“位移”,即滑向光谱的蓝端——这正是它名字的由来。

这条定律极其精确。峰值波长乘以温度等于一个固定常数,所以峰值波长就是这个常数除以温度。用实际数字说:一个约6000度的物体(如太阳表面)峰值落在约500纳米,正好在可见范围;把温度翻倍到12000度,峰值就减半到250纳米,落在紫外;把它冷却到300度(室温),峰值就滑到约10微米,深在红外里——这正是为什么人在红外里发光、却在可见光里不发光。

维恩定律是天文学家最有力的捷径之一。找出一个物体最亮处的波长,你就立刻知道它的温度——无需亲临。我们正是这样从颜色得知恒星的表面温度,也由此明白为什么炽热的年轻恒星看起来发蓝、低温的年老恒星看起来发红,以及为什么峰值落在微波处的宇宙微波背景对应着冰冷的2.7度。它是把普朗克曲线转化为测量结果的两大支柱之一(另一根是斯特藩—玻尔兹曼定律)。

一颗表面接近3000度的红巨星峰值落在约1微米(近红外),所以它大部分的光其实我们根本看不见,尽管它看起来是明亮的橙红色。维恩定律仅凭那个峰值就告诉我们它的表面有多热。

峰值波长乘温度是个常数——所以峰值的颜色就是一支直接的温度计。

维恩定律给出的是亮度峰值的波长,并非唯一发出的波长。一颗6000度的恒星仍然辐射大量红光和紫外光——只是峰值落在黄绿色罢了。

又称
Wien's law维恩定律維恩定律