Hukum Anjakan Wien

Jasad panas memancarkan sinaran pada pelbagai panjang gelombang. Apabila suhu meningkat, bentuk spektrum berubah dan kedudukan puncak keamatan beralih ke panjang gelombang yang lebih pendek.

Panjang gelombang puncak berkadar songsang dengan suhu

Hukum anjakan Wien ditulis λ_max T = b, dengan λ_max ialah panjang gelombang pada puncak spektrum, T suhu mutlak dalam kelvin, dan b ≈ 2.898 × 10⁻³ m K. Oleh itu, apabila T meningkat, λ_max menurun; jika suhu digandakan, λ_max menjadi separuh. Bentuk ini merujuk kepada spektrum yang diplot per unit panjang gelombang. Jika spektrum diplot per unit frekuensi, puncaknya berada pada frekuensi yang tidak sepadan dengan c/λ_max, jadi kedudukan puncak bergantung pada pilihan paksi.

Warna bintang memberi petunjuk suhu

Jika dua bintang boleh dihampiri sebagai jasad hitam, bintang dengan puncak spektrum pada panjang gelombang lebih pendek mempunyai suhu permukaan yang lebih tinggi. Namun warna yang dilihat mata sahaja bukan pengukuran lengkap kerana spektrum bintang merangkumi julat panjang gelombang yang luas.

Hubungan ini membolehkan anggaran suhu

Jika λ_max diketahui daripada spektrum, suhu boleh dianggarkan dengan T = b/λ_max. Sebagai contoh, puncak pada 500 nm memberi T = b/λ_max = (2.898 × 10⁻³)/(500 × 10⁻⁹) ≈ 5 800 K, sepadan dengan suhu permukaan efektif Matahari.

Contoh lain: tubuh manusia pada kira-kira 310 K mempunyai λ_max = b/T = (2.898 × 10⁻³)/310 ≈ 9.3 × 10⁻⁶ m, iaitu kira-kira 9.3 µm dalam kawasan inframerah, sebab itu kamera inframerah boleh mengesan manusia. Logam pijar pada 1 000 K mempunyai λ_max ≈ 2.9 µm, juga inframerah, tetapi sebahagian kecil sinarannya pada hujung panjang gelombang pendek sudah cukup untuk kelihatan sebagai cahaya merah.

Objek sebenar tidak semestinya jasad hitam sempurna

Spektrum bahan sebenar boleh mempunyai garis serapan, garis pancaran atau emisiviti yang berubah dengan panjang gelombang. Hukum Wien paling terus digunakan apabila spektrum keseluruhan cukup hampir dengan bentuk jasad hitam.

Sejarah ringkas

Wilhelm Wien menerbitkan hukum anjakan ini pada 1893 dan menerima Hadiah Nobel Fizik 1911 untuk hukum yang menghuraikan sinaran haba.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?