Тешко је пронаћи у свакодневном животу два предмета који су тако радикално различити у односу на нашу светлину и уобичајену сијалицу са ужареном од сто вата: чак се и просечни пречник разликује за десет реда величине (~ 1.392 × 10 ^ 9 метара и ~ 0,05 метара, респективно) - међутим оба објекта су извор светлости и у овом аспекту има смисла упоређивати их.
Спектар и температура у боји
Од детињства и првих независних физичких експеримената (попут уметања ексера у пламен кухињске пећи на гас или пухања угља из ватре), већ знамо да ако се неко тело загрева правилно, оно почне да светли - и што је сјајније јаче га добијамо загрејати.
Научнике је дуго занимало исто питање, али за строго квантитативни и квалитативни опис појаве прво су морали да уведу апстрактни концепт - потпуно црно тело (црно тело). Ствар је у томе да електромагнетно зрачење из загрејаног тела (а светлост је управо електромагнетно зрачење, попут радио таласа, рендгенских зрака, итд.), У принципу, зависи од таласне дужине (делова спектра) које такво тело апсорбује.
Принцип је једноставан: ако се нешто добро апсорбује у неким дометима, онда је и добро и зрачи у истим опсезима - зато се такво апстрактно, идеално апсорбујуће и зрачеће тело називало „црним“. Уз пут, примећујемо да се савршена тела називају „сива“ или „обојена“ - и одговарајућим изменама поново су „везана“ за својства црног тела.
Дакле, имамо црно тело да при свакој температури апсорбује сву радијацију на њему, без обзира на таласну дужину - шта је закон који описује његов спектар? На крају 19. века физички И. Стефан бавио се тим питањем, а на теоретском Л. Болтзманну одговарајући физички закон у уџбеницима се назива Стефан-Болтзманнов закон.Показало се да је добијена насипна густина равнотежног зрачења и укупна емисијска снага црног тела пропорционална четвртом степену његове апсолутне температуре (подсетимо да се апсолутна температура мери у Келвину и рачуна се од апсолутне нулте температуре, која је „хладнија“ од нашег уобичајеног „нула Целзијуса“ за око 273 степена ) - и добро позната „грбава кривуља“ „регистрована“ у уџбеницима физике.
Какве то везе има са првобитним питањем? Врло једноставно: испада да је одговарајућа крива за Сунце савршено описана кривом за црно тело са температуром ~ 6000 Келвина! У исто време, врх максималног зрачења лежи у подручју од око 450 нанометра (ултраљубичасто!) - стога још једном кажемо Многи Захваљујући атмосфери наше Земље што је апсорбовала ово зрачење до оног сигурног нивоа на којем сви можемо живети на површини планете на при дневној светлости и не седите у рупама и извлачите се на површину само ноћу.
Али шта је са нашом сијалицом? Његова спирална врућа спирала такође се покорава истом закону, међутим, резултујућа температура је отприлике половина сунчеве тачке (талиште волфрама, од којих се обично праве сијалице са влакнима, је ~ 3422 степена Целзијуса - али радна температура не прелази ~ 2800 степени Целзијуса) и износи око 3000 Келвина . Стога се максимум максималног зрачења жаруље са жарном нити „одмиче“ до инфрацрвене регије и налази се у подручју једног микрометра (1000 нанометара) - то јест, домаћинство са жарном нити у домаћинству је вероватније „грејање“ него уређај „осветљења“ (ефикасност ~ 6% - и нижа снага, што је лошија ефикасност).
Снага
Поређење укупних снага зрачења сијалице и Сунца јасно показује монструозно одвајање астрономских вредности од домаћинстава: ако сијалица у облику видљиве светлости и топлоте емитује 10 ^ 2 вата, онда сунце ~ 4 * 10 ^ 26 вата - скоро двадесет и пет разлике величине! Покушајте сада да израчунате у слободно време колико жаруља са жарном силом од сто вати ће бити потребно да замене Сунце и колико простора ће заузети у Сунчевом систему ...
