为什么灯泡发出的光是黄色的,尽管他的灯罩是透明无色的?

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4个答案
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老猫分子生物学准博士,天文爱好者

2014-02-10 14:17

白炽灯发出的光的颜色其实与灯罩没有什么关系,决定灯泡发出黄白色光的其实是灯丝的温度。

物理学上有一条定理叫做维恩位移定律,描述的是黑体电磁辐射能流密度的峰值波长与自身温度之间的关系(这里的“黑体”其实只是一个理论上的物理模型,就像高中物理里提到的“光滑平面”一样)。

这个定律的数学表达是:

也就是说,物体因为受热发出的光的峰值波长和该物体的(绝对)温度成反比。

根据这个公式,我们就可以来解决灯泡的问题了。

我们知道在可见光谱中,蓝紫光的波长最短,而红光最长,也就是说如果物体的温度达到了发光的需求,而又不是太过于热以致发出的都是紫外线什么的,那么物体的温度越低光越偏红,而温度越高光越偏蓝。


注:人眼可以感受到的波长范围一般是落在390 到 700nm,波长700nm的光线为红色,390nm为紫色。

这也就是我们为什么说天上的星星如果偏蓝的话温度越高,而温度偏红的话则温度偏低。

太阳的表面温度是5778K,根据维恩位移定律计算得的峰值辐射波长则为502nm,这近似处于可见光光谱范围的中点,为绿色光——当然这样的峰并不会很尖,所以在红色、蓝色光的共同作用下我们看到的是白色略偏黄的太阳。

让我们回到白炽灯上来:白炽灯灯丝的温度要比太阳低得多——它们的工作温度一般是在2700~3050K。根据这样的温度,我们可以算出白炽灯辐射波长峰值在1074~951nm之间,这样波长的光其实落在红外线波段,也就是说白炽灯的大部分能量其实浪费在热辐射上了(呃跑题了)——这也决定了白炽灯放出的光其实红黄光线偏多,蓝光较少。

说到这里,白炽灯发出的光偏橙黄色也就顺理成章了。

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赵雪冰Steven升级为材料物理与化学在读博士研究生

2014-02-11 17:56

老猫说得很好,我来为我的日志打个广告 Excel实现黑体辐射光谱

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方块笑测控技术与仪器

2014-02-11 14:24

决定灯泡发出黄白色光的其实是灯丝的温度

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