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“為什么有些物體溫度高到一定程度就會(huì)發(fā)光?”,在科學(xué)定義上,光通常指所有波段的電磁波,從這點(diǎn)來說,任何物體都會(huì)發(fā)光,因?yàn)槿魏胃哂诮^對零度的物體都會(huì)產(chǎn)生熱輻射,熱輻射本質(zhì)上就是電磁輻射。對于本題來說,我們需要了解高溫物體的熱輻射。 熱輻射我們知道熱量傳遞方式分為三種,分別是熱傳導(dǎo)、對流傳熱和輻射傳熱,對于輻射傳熱來說,任何高于絕對零度的物體都會(huì)自發(fā)的產(chǎn)生熱輻射,但是溫度較低的物體其輻射能量較低,對應(yīng)的輻射電磁波波長較長,通常為紅外光波段,不屬于可見光波段,所以我們無法看到低溫物體通過熱輻射發(fā)光。 隨著物體溫度的上升,其輻射能量變大,對應(yīng)的輻射電磁波波長變短,當(dāng)輻射電磁波波長進(jìn)入可見光波段后,我們就能看到高溫物體發(fā)出的光了。在日常生活中,我們經(jīng)常見到的白熾燈發(fā)光過程,其實(shí)就是燈絲輻射傳熱的過程,當(dāng)燈絲通電后,由于電流的熱效應(yīng),鎢制燈絲很快會(huì)達(dá)到兩千攝氏度的高溫,并進(jìn)入白熾狀態(tài),發(fā)出可見光。 如何理解高溫物體的熱輻射我們知道熱輻射其實(shí)就是物體釋放電磁波的過程,所以如何理解熱輻射也就變成了理解高溫物體發(fā)射電磁波的過程。物質(zhì)由原子構(gòu)成,我們以鐵為例,構(gòu)成鐵的鐵原子中,其電子運(yùn)行在不同的軌道上,當(dāng)然電子的軌道是量子化的軌道,這些電子會(huì)分布在不同的能級(jí)上,當(dāng)我們加熱鋼鐵時(shí),處于穩(wěn)定基態(tài)的電子會(huì)吸收能量而躍遷至激發(fā)態(tài),但是激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的狀態(tài),電子會(huì)自發(fā)的向低能級(jí)進(jìn)行躍遷,在這個(gè)過程中,電子會(huì)把吸收的能量以光子的形式釋放出去,而光子本質(zhì)上就是電磁波。 由于人類視覺系統(tǒng)的原因,我們只能感受到波長為380nm-780nm的電磁波,也就是可見光波段的電磁波,其實(shí)任何物體都在釋放電磁波,但主要在紅外波段,熱成像儀就是利用了物體釋放紅外線的原理進(jìn)行工作。(下圖,熱成像儀中發(fā)光的人體) 結(jié)語物體溫度升高,代表物體吸收了大量的能量,這些能量導(dǎo)致構(gòu)成物質(zhì)的原子中,電子處于激發(fā)態(tài),當(dāng)處于激發(fā)態(tài)的電子向低能級(jí)躍遷時(shí),會(huì)釋放出電磁波,其釋放能量的大小對應(yīng)不同波長的電磁波,如果電磁波的波長處于380nm-780nm范圍,也就是可見光波段,那么我們看到這個(gè)物體就是發(fā)光狀態(tài)。 感謝瀏覽,我是漫步的小豆子,歡迎關(guān)注,謝謝。 |
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