In che modo la temperatura influisce sulla lunghezza d'onda?

La temperatura ha una relazione inversa con la lunghezza d’onda della radiazione elettromagnetica. All’aumentare della temperatura, la lunghezza d’onda diminuisce. Ciò risulta evidente dalla legge dello spostamento di Wien, la quale afferma che la lunghezza d'onda della massima emissione di un corpo nero è inversamente proporzionale alla sua temperatura termodinamica.

Matematicamente, la legge di spostamento di Wien può essere espressa come:

λmax =b/T

Dove:

λmax è la lunghezza d'onda di massima emissione in metri (m)

b è la costante di spostamento di Wien, circa 2.898×10-3 m⋅K

T è la temperatura termodinamica in Kelvin (K)

Ad esempio, consideriamo due oggetti a temperature diverse:

Oggetto 1: Temperatura =300 K (temperatura ambiente)

Utilizzando la legge di spostamento di Wien, possiamo calcolare la lunghezza d'onda di massima emissione per l'Oggetto 1:

λmax =b/T

λmax =(2.898×10-3 m⋅K)/(300 K)

λmax ≈ 9,66 × 10-6 m

Ciò significa che l'Oggetto 1 emette radiazioni con una lunghezza d'onda di picco nella regione dell'infrarosso dello spettro elettromagnetico, invisibile all'occhio umano.

Oggetto 2: Temperatura =5000 K (approssimativamente la temperatura superficiale del sole)

Per l'Oggetto 2:

λmax =b/T

λmax =(2.898×10-3 m⋅K)/(5000 K)

λmax ≈ 5.796 × 10-7 m

In questo caso, la lunghezza d'onda di picco dell'emissione si trova nella regione visibile dello spettro, corrispondente ad un colore bianco-giallastro. Ecco perché il sole ci appare luminoso e luminoso.

In sintesi, temperature più elevate corrispondono a lunghezze d’onda più corte, mentre temperature più basse corrispondono a lunghezze d’onda più lunghe. Questa relazione è cruciale in vari campi scientifici, come l’astrofisica, la radiazione termica e il telerilevamento.