1 维恩位移定律维恩位移定律Wien’s displacement law是物理学上描述黑体电磁辐射光谱辐射度的峰值波长与自身温度之间反比关系的定律其数学表示为式中λmax为辐射的峰值波长单位米T为黑体的绝对温度单位开尔文b为比例常数称为维恩位移常数数值等于2.897 7729(17) × 10–3m·K[1]2014年国际科技数据委员会推荐值括号中为68.27%信心水准下的不确定尾数。光学上一般使用纳米nm为波长单位则b 2.897 7729(17) × 106 nm·K。1频率形式用f 表示频率单位赫兹则维恩位移定律可表示为以下频率形式α是数值求解最大值方程得到的常数k为玻尔兹曼常数h为普朗克常数T为绝对温度单位开尔文需要注意的是以上频率形式中的辐射能流密度定义为“通过单位面积、单位宽度的频率带在单位时间中辐射出的能量”而波长形式的辐射能流密度则定义为“通过单位面积、单位宽度的波长范围在单位时间中辐射出的能量”因此fmax和λmax对应的并不是同一个辐射峰。所以fmax和波长形式中的λmax不满足频率×波长波速的关系式即c为光速2说明维恩位移定律说明了一个物体越热其辐射谱的波长越短或者说其辐射谱的频率越高。譬如在宇宙中不同恒星随表面温度的不同会显示出不同的颜色温度较高的显蓝色次之显白色濒临燃尽而膨胀的红巨星表面温度只有2000-3000K因而显红色。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。但实际我们看到的太阳是黄色的这和各个波长成分的光所做出的贡献有关。与太阳表面相比通电的白炽灯的温度要低数千度所以白炽灯的辐射光谱偏橙。至于处于“红热”状态的电炉丝等物体温度要更低所以更加显红色。温度再下降辐射波长便超出了可见光范围进入红外区譬如人体释放的辐射就主要是红外线军事上使用的红外线夜视仪就是通过探测这种红外线来进行“夜视”的。本定律由德国物理学家威廉·维恩于1893年通过对实验数据的经验总结提出。3坐标表示[注]几个不同温度下的黑体辐射的电磁波谱横轴为辐射的波长纵轴为相应的能量密度。维恩位移定律描述的就是辐射峰值随黑体温度变化的关系。