Plancks strålingslov

Intensiteten av strålingen fra et svart legeme som funksjon av bølgelengden. De ulike kurvene svarer til forskjellig temperatur målt i kelvin. Intensiteten er her angitt som effekt (W) per areal (m2) og per bølgelengdeintervall (nm). Området av spekteret som svarer til synlig lys er vist med regnbuefarger. Både intensiteten og bølgelengden har logaritmisk skala.

Av .
Lisens: Public domain

Artikkelstart

Plancks strålingslov er en formel som beskriver den elektromagnetiske strålingen fra et svart legeme. Loven angir hvor mye energi som stråler ut i ulike bølgelengder. Fordelingen av energi i ulike bølgelengder avhenger av legemets temperatur.

Faktaboks

Også kjent som

Plancks lov

Energien stråler ut i form av elektromagnetiske bølger innenfor et bølgelengdeområde (spektrum). Når temperaturen øker, flytter spekteret seg mot kortere bølgelengder. Dette beskrives av Wiens forskyvningslov. Plancks strålingslov gir også at den totale utstrålte effekten fra legemet vil bli større når temperaturen øker. Dette beskrives av Stefan-Boltzmanns lov.

For et virkelig legeme (som ikke er perfekt svart) vil utstrålingen fortsatt være gitt ved Plancks strålingslov, men man må multiplisere med emissiviteten, som er en konstant mellom 0 og 1. Se også Kirchhoffs strålingslov.

Loven ble oppdaget av den tyske fysikeren Max Planck i 1900 og bygger på antagelsen at all elektromagnetisk stråling skjer i form av energipakker (kvanter, fotoner).

Betydning

En «glødende» kokeplate. Plancks strålingslov forteller at jo høyere temperaturen er, desto kortere er bølgelengdene til den elektromagnetiske strålingen som sendes ut. Romtempererte objekter stråler hovedsakelig i den infrarøde delen av det elektromagnetiske spekteret. For en varm kokeplate kan en betydelig del av strålingen befinne seg innenfor synlige bølgelengder, og vi kan se utstrålingen som en rød glød.
Av .
Lisens: CC BY 3.0
Frontruta på en bil kan bli dekket av rim selv om det ikke er kuldegrader. Det skyldes at frontruta sender ut stråling oppover mot universet. Dersom det er klarvær, vil strålingsenergien frontruta mottar fra atmosfæren og universet være mindre enn det den sender ut, og frontruta vil bli avkjølt. Sidevinduene, som er rettet mot omgivelser som har høyere temperatur enn universet og atmosfæren, vil motta mer stråling fra omgivelsene og vil ikke bli like nedkjølte.
rim på frontrute

Plancks strålingslov merker vi godt i dagliglivet. Når vi kjenner «strålevarme» fra en ovn, er det fordi ovnen sender ut elektromagnetisk stråling som beskrevet av loven. Blir ovnen ekstra varm, vil spekteret flytte seg mot kortere bølgelengder, og det kan ende med at vi ser strålingen med øynene (ovnen «gløder»).

Alle legemer rundt oss stråler. I romtemperatur stråler for eksempel et bord på to kvadratmeter omtrent like mye som effekten fra en panelovn. Dette merker vi ikke, fordi vi (og alle andre flater i rommet) stråler omtrent like mye tilbake.

Når det blir rim på veien i klarvær selv om det er plussgrader, er det fordi asfalten sender ut stråling mot verdensrommet, og dermed mister energi. Hvis det er skyet vær, skjer ikke dette, fordi da stråler skyene tilbake. Det at jordoverflaten stråler ut mot verdensrommet, og at noe av strålingen sendes tilbake av atmosfæren, har stor betydning for klimaet på jorda. Se drivhuseffekten.

I 1965 ble det oppdaget at universet er fylt med kosmisk bakgrunnsstråling. Målinger utført i begynnelsen av 1990-årene med instrumenter i COBE-satellitten, viste at strålingen oppfyller Plancks strålingslov for svartlegemestråling med en temperatur på 2,726 kelvin (minus 270,43 °C.

Matematisk formulering

Fordelingen av stråling ved ulike bølgelengder kan matematisk uttrykkes ved en utstrålingsintensitet I, som angir utstrålt effekt per areal per bølgelengdeintervall: \[I(\lambda,T) = \frac{2\pi hc^2}{\lambda^5}\cdot \frac{1}{e^\frac{hc}{\lambda kT}-1}\]

der \(\lambda\) er bølgelengde, \(T\) er absolutt temperatur, \(h\) er Plancks konstant, \(c\) er lyshastigheten i vakuum og \(k\) er Boltzmanns konstant.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg