課本中講解熱輻射最典型的例子是一個「絕熱容器」(與外界沒有熱交換的容器),內有二個分別為高溫與低溫之物體,不互接觸。然後將容器抽氣,使成真空。持續觀察,發現高溫的物體溫度逐漸降低,而低溫的物體逐漸升溫,最後二者溫度趨於一致。
原因為何,同學都知道,輻射作用使然。沒有接觸,所以傳導不發生。沒有空氣,對流不發生,唯一的可能就是輻射,二個物體靠著輻射作用傳遞熱能。
那,到底是什麼「輻射」?
我們知道,來自太陽的輻射熱包括:使我們可視物的「可見光」。使我們感覺太陽「熱熱的」的紅外光。還有會使皮膚曬黑的「紫外線」,除此以外呢?
不是太陽的物體,是否也會發出「輻射」呢?
生命探測器、夜視鏡,可「視物」的原理是什麼?紅外線照相機暗夜中可使用,為何?
再進一步講,太陽為何會發光,電燈為何會亮、烤肉架為何會發紅光?
這一切,都可以在上圖中得到答案。
圖中7000K的曲線,是指溫高7000K的物體,它會「輻射」出不同波長的電磁波,而縱軸就表示不同波長處,該波長的量。
各位可以看到,在可見光區域,它的量是蠻高的,表示你將會看到這個物體「發光」(可見光)。
可是它在可見光的右邊(紅外線區)也有不少的量,表示雖然你看不到「紅外線」,但這個物體也是有發出「紅外線的」。同理,可見光的左邊區域「紫外線區」亦然。
在圖中也可見,溫度較低的物體,其輻射出的「電磁波」高峰值會漸向右移,且其峰值會漸漸降低。那,再低一點呢?
電燈泡的 物 理 : http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/everydayPhysics/lamp/bolt.html
日光燈 的 物理 : http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/everydayPhysics/lamp.html
燈泡靠著加熱內部的燈絲(燃點高的鎢絲),使其達到高溫(約 2500℃)。藉由 熱輻射 而產生可見光。 當物體的溫度低於 400℃時,所輻射出的電磁波大多為人的眼睛所無法偵測的紅外線。 ----室溫下的物體會「自己」輻射出紅外線,溫度高一些,量會多一點,相對波長會短一點,此即生命探測器、夜視鏡之能視物原理。
在環境中,輻射現象對「高溫物體會逐漸降溫,而低溫物體會逐漸升溫」也做了一些貢獻。
高於400℃時 在暗室內人眼可以感受微弱的亮光。當溫度逐漸增高時,
不僅可見光的強度會增強,顏色也會由暗紅(500℃)轉澄,轉 黃 而至 白光。
在 1700℃時 會輻射出類似蠟燭的橘紅色光。若溫度達 5800℃則能產生如太陽一般的光線。
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