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800度的空氣為什麽沒有發出紅光?

2021-11-02科學

因為溫度不夠高。

高溫物體能夠發光,是因為分子內的電子從高能階躍遷到低能階,輻射出光子。不同溫度的物體發出的光的顏色也不同。溫度越高,物體輻射的電磁波的波長就越短,能量也越高。如果用圖來表示的話,黑體輻射可以表示為下圖 [1]

這裏不同的曲線代表不同溫度的黑體所發出的電磁輻射的能譜。可見光的波長在0.38um到0.75um之間,如果物體的電磁輻射落在這個區域,就可以看見紅光。從上圖可以看到,3500K(大概3200度)的黑體所發出的電磁輻射主要還是集中在1um附近的近紅外波段。那麽,估計800度的空氣所發出的電磁輻射會大部份集中在遠紅外波段,甚至微波波段。

我找了這麽一篇測量高溫窯爐內氣體紅外輻射訊號的文章。高溫窯爐內氣體溫度被控制在1000-1300度之間,得到的紅外輻射圖譜如下 [2]

這裏的單位wavenumber可以換算成波長,2000cm-1代表波長為5um。可以看到,這個溫度的氣體所發出的電磁輻射集中在5um波段,確實是遠紅外波段。

以上。

參考

  1. ^ 黑體的熱輻射,貝羅利茨基·埃利 和 皮克·瓊·保羅
  2. ^ 光學學報, 2017, 37(8):0801002, 網絡出版: 2018-09-07