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800度的空气为什么没有发出红光?

2021-11-02科学

因为温度不够高。

高温物体能够发光,是因为分子内的电子从高能级跃迁到低能级,辐射出光子。不同温度的物体发出的光的颜色也不同。温度越高,物体辐射的电磁波的波长就越短,能量也越高。如果用图来表示的话,黑体辐射可以表示为下图 [1]

这里不同的曲线代表不同温度的黑体所发出的电磁辐射的能谱。可见光的波长在0.38um到0.75um之间,如果物体的电磁辐射落在这个区域,就可以看见红光。从上图可以看到,3500K(大概3200度)的黑体所发出的电磁辐射主要还是集中在1um附近的近红外波段。那么,估计800度的空气所发出的电磁辐射会大部分集中在远红外波段,甚至微波波段。

我找了这么一篇测量高温窑炉内气体红外辐射信号的文章。高温窑炉内气体温度被控制在1000-1300度之间,得到的红外辐射图谱如下 [2]

这里的单位wavenumber可以换算成波长,2000cm-1代表波长为5um。可以看到,这个温度的气体所发出的电磁辐射集中在5um波段,确实是远红外波段。

以上。

参考

  1. ^ 黑体的热辐射,贝洛里茨基·埃利 和 皮克·琼·保罗
  2. ^ 光学学报, 2017, 37(8):0801002, 网络出版: 2018-09-07