Номер 2, страница 251 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Понаблюдайте за остывающими углями костра. Как изменяется их цвет?

При наблюдении за остывающими углями костра можно заметить, что их цвет меняется в определённой последовательности. Это явление напрямую связано с температурой углей и описывается законами теплового излучения. Любое нагретое тело испускает электромагнитные волны, и чем выше его температура, тем больше энергии оно излучает и тем короче длина волны, на которую приходится пик излучения.

Последовательность изменения цвета остывающих углей следующая:

• В самом начале, когда угли очень горячие (температура свыше 1000 °C), они светятся ярким жёлто-оранжевым или даже почти белым светом.
• По мере того как угли остывают, их температура снижается. Это приводит к тому, что пик их излучения смещается в сторону более длинных волн. Цвет меняется на насыщенный красный (около 800-900 °C).
• При дальнейшем остывании цвет становится тёмно-красным или вишнёвым (около 600-700 °C).
• Наконец, когда температура падает ниже примерно 500 °C, интенсивность излучения в видимой части спектра становится слишком слабой для восприятия человеческим глазом. Угли перестают светиться и кажутся чёрными, хотя всё ещё продолжают активно излучать тепло в невидимом инфракрасном диапазоне.

Это явление физически описывается законом смещения Вина. Этот закон устанавливает связь между абсолютной температурой тела $T$ (в кельвинах) и длиной волны $λ_{max}$, на которой тело излучает максимальное количество энергии:

$λ_{max} = \frac{b}{T}$

Здесь $b$ — это постоянная Вина. Из формулы следует, что при уменьшении температуры $T$ (остывании) длина волны пикового излучения $λ_{max}$ увеличивается. В видимом спектре свет с меньшей длиной волны воспринимается как жёлтый, а с большей — как красный. Таким образом, по мере остывания угля пик его излучения смещается из жёлтой области спектра в красную, а затем — в невидимую инфракрасную область.

Ответ: По мере остывания цвет углей меняется от яркого жёлто-оранжевого к красному, затем к тёмно-красному, после чего они гаснут и становятся чёрными.