Wienin siirtymälaki

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Mustan kappaleen säteilyn aallonpituusjakauma eri lämpötiloissa.

Wienin siirtymälaki on fysiikan laki, jonka mukaan mustan kappaleen säteilyn spektrin huippua vastaava aallonpituus λmax on kääntäen verrannollinen kappaleen lämpötilaan:

\lambda_\mbox{max} = \frac{0{,}002898}{T} ,

missä T on kappaleen lämpötila kelvineinä (K) ja \lambda_\mbox{max} on spektrin huippua vastaava aallonpituus metreinä. Verrannollisuuskerroin 0,002898 m K (metrikelvin) on luonnonvakio, joka saattaa etenkin vanhemmassa kirjallisuudessa esiintyä myös muodossa 0,29 cm K.

Wienin siirtymälain esitti ensimmäisenä Wilhelm Wien mutta nykyisin se tulkitaan Planckin mustan kappaleen säteilylain approksimaatioksi, joka pätee suuritaajuiselle sähkömagneettiselle säteilylle. Vastaava approksimaatio matalataajuiselle säteilylle on Rayleigh-Jeansin laki.

Periaatteessa, mitä kuumempi kappale on, sitä lyhyempi on aallonpituus, jolla se lähettää eniten säteilyä. Esimerkiksi Auringon pintalämpötila on 5780 K, jolloin huippu on noin 500 nm kohdalla. Tämä aallonpituus on lähellä näkyvän valon spektrin keskialuetta. Koska säteilyn spektri huipun ympäristössä on melko laakea, auringon säteilemän valon spektri on koko silmälle näkyvän valon alueella melko tasainen ja auringon valo on siksi valkoista. (Valon kulkiessa ilmakehän läpi siitä kuitenkin siroaa pois sinistä valoa, jonka vuoksi suoraan auringosta tuleva valo on kellertävää ja ilmakehästä päivällä siroava auringon valo värjää taivaan siniseksi.)

Hehkulampussa on hehkuva lanka, jonka lämpötila on Auringon pintalämpötilaa huomattavasti matalampi. Siksi hehkulampun säteilyssä on enemmän pitkäaaltoista punaista valoa kuin lyhytaaltoista sinistä valoa ja lampun valo vaikuttaa keltaiselta. Jos hehkulangan lämpötilaa edelleen lasketaan, säteilyn painopiste siirtyy yhä enemmän punaista kohti. Samoin käy hiilloksen hiipuessa.