因发现热辐射
规律——
维恩位移定律和建立黑体辐射的维恩公式,维恩(WilhelmCarlWernerOttoFritzFranzWien1864~1928)获得了1911年度
诺贝尔物理学奖。
19世纪末,人们已经认识到热辐射和光辐射都是
电磁波,并对辐射能量在不同频率范围内的分布问题,特别是黑体辐射,进行了较深入的理论和实验
研究。维恩和拉梅尔发明了第一个实用黑体——空腔发射体,为他们的实验研究提供了所需的“完全辐射”。维恩在前人研究的基础上于1893年提出了理想黑体辐射的位移定律:lmaxT=常数。该定律指出,随着温度的升高,与辐射能量密度极大值对应的波长向短波方向移动。由于
辐射通量密度与辐射能量密度之比为c/4,所以在测出对应辐射通量密度极大值的lmax后,就可以根据维恩位移定律确定辐射体的温度。光测温度计就是根据这一原理制成的。
接着,维恩研究了黑体辐射能量按波长的分布问题。他从热力学理论出发,在分析了实验数据之后,得到了一个半经验的
公式:
(其中λ^-5和e^-a/λT分别表示λ的-5次方以及e的-a/λT次方。u表示能量分布的函数,λ是波长,T是绝对温度,a,b是常数。当然,这里只是给大家看一看这个公式的样子,对数学和物理没有研究的朋友们大可以看过就算,不用理会它具体的意思)。
即维恩公式。其中,El为在波长l处单位波长间隔的辐射能量;C1和C2是两个经验参数,通过符合实验曲线来确定;T为平衡时的温度。维恩公式在短波波段与实验符合得很好,但在长波波段与实验有明显的偏离。后来,在进一步探索更好的辐射公式的过程中,普朗克建立了与所有的实验都符合的辐射量子理论。但是,在利用
光学高温计测量温度时,人们仍经常采用维恩公式,因为它计算简单且足够精确。