Определи, как изменится длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии космического объекта, если его... Определи, как изменится длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии космического объекта, если его интегральная светимость изменяется от 64 МВт/м2 до 77 МВт/м2. (Ответ округли до тысячных.) Ответ: длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии космического объекта, ______ (увеличится/уменьшится) в _______ раз(-а).
где λmax \lambda_{\text{max}} λmax — длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии, T T T — температура объекта, а b≈2898 μm⋅K b \approx 2898 \, \text{μm} \cdot \text{K} b≈2898μm⋅K — постоянная Вина.
Интегральная светимость илиобщаямощность,излучаемаяобъектомнаединицуплощадиили общая мощность, излучаемая объектом на единицу площадиилиобщаямощность,излучаемаяобъектомнаединицуплощади может быть связана с температурой следующим образом:
L=σT4
L = \sigma T^4 L=σT4
где L L L — интегральная светимость, σ \sigma σ — постоянная Стефана-Больцмана, T T T — температура.
Если интегральная светимость изменяется от 64 МВт/м² до 77 МВт/м², можно выразить температуры через интегральную светимость:
Для решения задачи используем закон Вина, который связывает температуру и длину волны максимального излучения черного тела:
λmax=bT \lambda_{\text{max}} = \frac{b}{T}
λmax =Tb
где λmax \lambda_{\text{max}} λmax — длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии, T T T — температура объекта, а b≈2898 μm⋅K b \approx 2898 \, \text{μm} \cdot \text{K} b≈2898μm⋅K — постоянная Вина.
Интегральная светимость илиобщаямощность,излучаемаяобъектомнаединицуплощадиили общая мощность, излучаемая объектом на единицу площадиилиобщаямощность,излучаемаяобъектомнаединицуплощади может быть связана с температурой следующим образом:
L=σT4 L = \sigma T^4
L=σT4
где L L L — интегральная светимость, σ \sigma σ — постоянная Стефана-Больцмана, T T T — температура.
Если интегральная светимость изменяется от 64 МВт/м² до 77 МВт/м², можно выразить температуры через интегральную светимость:
Для 64 МВт/м²:
T1=(L1σ)1/4 T_1 = \left(\frac{L_1}{\sigma}\right)^{1/4}
T1 =(σL1 )1/4
Для 77 МВт/м²:
T2=(L2σ)1/4 T_2 = \left(\frac{L_2}{\sigma}\right)^{1/4}
T2 =(σL2 )1/4
Таким образом, отношение температур:
T2T1=(L2L1)1/4=(7764)1/4 \frac{T_2}{T_1} = \left(\frac{L_2}{L_1}\right)^{1/4} = \left(\frac{77}{64}\right)^{1/4}
T1 T2 =(L1 L2 )1/4=(6477 )1/4
Теперь подставим числа:
Вычислим отношение светимостей:L2L1=7764≈1.203125 \frac{L_2}{L_1} = \frac{77}{64} \approx 1.203125
Найдем четвертую степень корня из этого отношения:L1 L2 =6477 ≈1.203125
T2T1=(1.203125)1/4≈1.048 \frac{T_2}{T_1} = \left(1.203125\right)^{1/4} \approx 1.048
T1 T2 =(1.203125)1/4≈1.048
Теперь подставляем это обратно в закон Вина, чтобы найти отношение длин волн:
λ<em>max,2λ</em>max,1=T1T2=1T2T1≈11.048≈0.955 \frac{\lambda<em>{\text{max},2}}{\lambda</em>{\text{max},1}} = \frac{T_1}{T_2} = \frac{1}{\frac{T_2}{T_1}} \approx \frac{1}{1.048} \approx 0.955
λ</em>max,1λ<em>max,2 =T2 T1 =T1 T2 1 ≈1.0481 ≈0.955
Таким образом, длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии, уменьшится приблизительно в 0.955 раза:
Ответ: длина волны, соответствующая наибольшей излучаемой энергии космического объекта, уменьшится в 0.955 раз.