Номер 4, страница 247 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Подумайте, можно ли сказать, что источники теплового излучения — это источники света.

Решение

Нет, не всегда можно сказать, что источники теплового излучения — это источники света. Связь между тепловым излучением и светом сложнее и зависит в первую очередь от температуры тела.

Любое тело, температура которого выше абсолютного нуля ($0$ К или $-273.15$ °C), испускает электромагнитное излучение, которое называется тепловым. Интенсивность и спектральный состав этого излучения определяются температурой тела. Чем выше температура, тем больше полная энергия излучения и тем короче длина волны, на которую приходится максимум его интенсивности. Эта зависимость описывается законом смещения Вина: $ \lambda_{max} = b/T $, где $ \lambda_{max} $ — длина волны максимальной интенсивности, $ T $ — абсолютная температура, а $ b $ — постоянная Вина.

Свет, или видимое излучение, — это лишь узкая часть спектра электромагнитных волн (примерно от 400 до 750 нанометров), которую способен воспринимать человеческий глаз.

Рассмотрим два случая:

1. Тела, не являющиеся источниками света. Большинство тел вокруг нас (например, человеческое тело, мебель, остывающий чайник) имеют относительно низкую температуру. Они являются источниками теплового излучения, но испускают его преимущественно в невидимом для глаза инфракрасном диапазоне. Мы ощущаем это излучение как тепло, но не видим его. Например, температура человеческого тела около $310$ К, и максимум его излучения приходится на длину волны около 9-10 микрометров, что далеко за пределами видимого спектра.
2. Тела, являющиеся источниками света. Чтобы тело стало источником видимого света за счет теплового излучения (этот процесс называется накаливанием), его нужно нагреть до очень высоких температур. Например, при температуре около 800 К (примерно 530 °C) тело начинает тускло светиться красным цветом. По мере дальнейшего нагревания цвет свечения меняется на оранжевый, желтый и, наконец, белый. Примерами таких источников являются нить накаливания в лампочке (температура ~2700-3300 К) или поверхность Солнца (температура ~5800 К). Эти объекты являются одновременно и мощными источниками теплового излучения, и источниками света.

Таким образом, хотя некоторые источники света (раскаленные тела) являются источниками теплового излучения, обратное утверждение неверно. Подавляющее большинство источников теплового излучения не являются источниками света, так как их температура недостаточно высока для испускания волн в видимой части спектра.

Ответ: Нет, нельзя сказать, что все источники теплового излучения являются источниками света. Источником теплового излучения является любое тело с температурой выше абсолютного нуля, однако источником видимого света оно становится только при нагреве до достаточно высоких температур (сотни и тысячи градусов Цельсия), когда значительная часть его теплового излучения попадает в видимый диапазон спектра. Объекты с невысокой температурой (например, человек или батарея отопления) излучают тепло, но не свет.