想知道太陽的溫度嗎?

2021-01-15 MathsUp

太陽的溫度沒感受到，火車站的溫度那是親身體會著

MathsUp 祝各位國慶節快樂！

Have fun！  but。。。。。。這陣仗嚇死寶寶了。。。大家還是靜靜在家欣賞我們MathsUp的國慶系列吧，哈哈！


這是艾薩克 牛頓（Issac Newton)↓

這是我們的史蒂芬 牛頓（Steven Newton)

 江湖號稱：牛頓哥



Hello 大家好。長此以往，大家經常談量子力學(quantum mechanics)色變。什麼！量子是個什麼鬼！In fact, it is not so complicated but it is sophisticated indeed. 


所以呢，今天我們先來玩玩兒第一個小東西，也就是傳說中很嚇人的黑體（blackbody）！


"Why is it so frightening! Because it would absorb all the radiation falling on it!!!" 什麼！居然可以吸收所有的能量，真是因缺思廳。。。。當然啦，實際的世界裡肯定不會有那麼坑爹的東西。「不，我拒絕被吸走！」



不過有很多情況可以近似於黑體。比如下面這個小腔體，光線從一個孔入射以後，一直在腔體內部彈來彈去，它從原來那個小孔逃出來的概率幾乎為零，所以我們可以近似把它看做黑體。



地球人都知道，當物體吸收能量，溫度升高很多了以後呢，它就會以紅外線（infrared radiation）的形式釋放出熱輻射。黑體輻射出的能量自然就叫黑體輻射啦。 The radiation such an idealized blackbody would emit when hot and luminous, called blackbody radiation.這種輻射滿足以下這個被稱作維恩定律（Wien’s law）的規律：         

  ▲λ這玩意兒是輻射的波長。


「拜託。。。。這玩意兒有什麼用啊」


「當然有啦，比如不用把你扔到太陽上變成焦炭，我們就可以估算太陽的表面溫度！」




For example , our task is to estimate the temperature of the surface of the sun. In order to simplify the issue we suppose the sun emits light whose peak intensity occurs in the visible spectrum at around 500 nm.

We assume the sun acts as a blackbody, and use λ=500 nm in Wien’s law: 


6000K也就是大概6000攝氏度不到一點。用維恩定律，我們一不小心居然就把太陽的表面溫度估算了出來！


「這個確實能明白了，但是它和量子有什麼關係？」

  當然有關啦！！因為：

維恩定律只在一個特定的範圍是正確的，而超出了這個範圍就不準了。為了解決這個問題，著名的物理學家普朗克（Planck）提出了量子的概念！！！


什麼是量子呢？！


賣一個關子，嘿嘿。請關注我們的公眾號，在以後的某期中，牛頓哥將為大家繼續分享什麼是量子？它能吃嗎？等等好玩兒的問題！如果小夥伴們覺得牛頓哥讓你漲了些知識，記得給牛頓哥「讚賞」哦！



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