การผสมสารสี และแสงสี  ฟิสิกส์ราชมงคล

    


การแผ่รังสีของวัตถุดำ

1. การแผ่รังสีของวัตถุดำ
     วัตถุทุกชนิดไม่ว่าจะเป็นของแข็งหรือของเหลว    ถ้ามีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์องศาสัมบูรณ์จะแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาทุกความถี่   เช่น จากการสังเกตแท่งเหล็กที่ถูกเผาจนร้อนจัด พบว่า   ที่อุณหภูมิไม่สูงนัก รังสีที่แผ่ออกมาส่วนใหญ่มีพลังงานอยู่ในบริเวณความถี่ต่ำ   เช่น รังสีใต้แดง ซึ่งตาไม่สามารถมองเห็น  แต่ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น ความถี่ที่พลังงานส่วนใหญ่แผ่ออกมาสูงขึ้น จนกระทั่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตา ซึ่งทำให้เห็นแท่งเหล็กเป็นสีแดง   และเปลี่ยนเป็นสีส้ม เหลือง   และในที่สุดเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอีกจะเห็นแท่งเหล็กเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน สีม่วง  รังสีของแสงที่แผ่ออกมาในช่วงที่ตามองเห็น   เราเรียกรังสีช่วงนี้ว่า สเปคตรัม  ต่อมาเมื่อแท่งเหล็กร้อนจัด ความถี่ที่พลังงานส่วนใหญ่แผ่ออกมาสูงขึ้นอีก เป็นรังสีเหนือม่วง ซึ่งตาไม่สามารถมองเห็นได้  สเปคตรัมที่เกิดจากการเผาแท่งเหล็กให้ร้อนจัดนี้เป็นสเปคตรัมแบบต่อเนื่อง
     วัตถุที่มีอุณหภูมิสูง (วัตถุที่ร้อน) นอกจากจะมีการแผ่รังสีแล้วยังมีการดูดกลืนรังสีจากสิ่งแวดล้อมด้วย   โดยอัตราการรังสีที่แผ่ออกมาจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและชนิดของพื้นผิว วัตถุต่างชนิดกันจะมีความสามารถในการแผ่และดูดกลืนรังสีต่างกัน   วัตถุที่เป็นตัวแผ่และดูดกลืนรังสีได้อย่างสมบูรณ์และดีที่สุด เรียกว่า วัตถุดำ (Black Body) วัตถุดำจะดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกความถี่ที่ตกกระทบโดยไม่สะท้อนออกมา   ดังรูป
 
รูปที่ 1 แสดงการแผ่รังสีของวัตถุดำ
จากการศึกษาการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำพบว่า
1. สเปคตรัมของการแผ่รังสีที่ออกมาจากวัตถุดำ เป็นสเปคตรัมแบบต่อเนื่อง
2. เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พลังงานของวัตถุดำจะมีค่ามากขึ้น 
3. พลังงานของรังสีที่แผ่ออกมาจากวัตถุดำเป็นไปตามกฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ (Stefan – Boltzmann Law) โดยพลังงานที่แผ่ออกมาจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างเดียว คือ 
=
(1)
โดยที่ คือ อัตราการส่งถ่ายพลังงานโดยการแผ่รังสี (J/s หรือ Watt)
  คือ ค่าคงที่ของของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ มีค่าเท่ากับ 5.67 x 10-8 W/m2K4
  คือ สภาพส่งรังสีของผิววัตถุ ซึ่งมีค่าอยู่ระหว่าง 0 - 1
  คือ พื้นที่ผิวของวัตถุ (m2)
  คือ อุณหภูมิของผิววัตถุ (K)
4. ความเข้มของพลังงานที่แผ่ออกมาจะมีค่าน้อยที่ความยาวคลื่นสั้นมาก และที่ความยาวคลื่นยาวมาก จะมีความเข้มของพลังงานสูงสุดเมื่อความยาวคลื่น โดยยิ่งถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นมากเท่าใด จะยิ่งมีค่าน้อยลง
รูปที่ 2 แสดงสเปคตรัมการแผ่รังสีของวัตถุดำที่อุณหภูมิต่าง ๆ กัน
5. ความยาวคลื่นซึ่งได้จากอัตราการแผ่พลังงานสูงสุดของวัตถุจะแปรผันกับอุณหภูมิของวัตถุ ซึ่งเขียนได้ว่า
=
(2)
โดยที่ แทนความยาวคลื่น (m)
  แทนอุณหภูมิ (K)
เรียกสมการที่ (2) ว่ากฎการกระจัดของวีน (Wien’s displacement Law)

หน้าก่อน

หน้าที่

  1. การทดลอง

  2. ทฤษฎี

 

การทดลองเพิ่มเติม

การทดลองการแผ่รังสีของวัตถุดำ

ในห้องทดลองนี้ แสดงการแผ่รังสีของวัตถุดำ โดยการเพิ่มและลดอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์ทางด้านขวา สามารถเปลี่ยนค่าโดยการคลิกและลากด้วยเมาส์ ความเข้มของการแผ่รังสี มีความสัมพันธ์กับความยาวคลื่น ในช่วงคลื่นที่ตามองเห็น เราจะเห็นเป็นแถบสีบนเส้นกราฟ

 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

   การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

   การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์ 

 

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง