什麼是黑體輻射?黑體輻射和衣服顏色有什麼關係?
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隨着三伏天的臨近,每個在户外停留的人們都有了被夏日“灼燒”的痛感。下面小編就為大家帶來詳細的介紹,一起來看看吧!
伏天出行,大部分人搭配衣服時更在意款式是否漂亮,對於衣服的顏色、尺寸未必會那麼在意。事實上,為了在夏日出行使得身體感到更涼爽一些,應該注意一下穿着衣服的顏色。這不是空談,其理論依據來自於物理學中的黑體輻射定律。
“黑體輻射”是什麼鬼?
所謂的黑體就是外界的電磁波射到該黑體上時,電磁波會被完全吸收,一點也不會反射。黑體就是這麼任性,但是實際上,黑體只是被假想出來的一種物理模型,它在現實生活中是不存在的,我們可以把一個開有小孔的空腔近似看作黑體,因為當電磁波射進去之後會在空腔內部經過多次吸收和反射,最後基本不會出來。[1]
早在19世紀末,聰明的實驗物理學家就從實驗室測量出了不同温度的黑體輻射,按波長分佈的圖像。1900年,德國物理學家普朗克提出了量子假説,認為能量是一份一份的,不連續的,從而從理論上找到了黑體輻射分佈的數學表達式。理論和實驗均表明,黑體輻射光譜滿足一定波長的分佈,其分佈大致如下圖:
顏色越淺越涼快?夏天穿衣服講究比你想象的還多!
從上圖中不難看出,在可見光區域,黑體輻射的能力最強,最集中,其次是紅外區,紫外區排在最後。那麼,如何利用黑體輻射定律來決定我們夏季出行時所選擇衣服的顏色呢?很簡單,上圖告訴我們,在太陽照射時,認定太陽光是可見光,所以只需看上圖的可見光的區域。
黑體輻射和衣服顏色竟然有這種聯繫?!
可見光的顏色大致可分為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,紅光的波長最長,能量最低;紫光的波長最短,能量最高。另外,之所以能看見物體的固有顏色,不是因為它本身就是那個顏色,而是它不吸收該顏色的光,把其他顏色的光吸收了,該顏色的光被反射到眼睛中。
紅色的衣服會吸收其他波長較短且能量較高的可見光,根據黑體輻射定律,吸收能力強,其輻射能力也強,紅色衣服吸收了其他顏色的光之後會大量反射出來,一部分從衣服的外表面反射出來,一部分從衣服的內表面輻射到皮膚表面。
而白色衣服基本不吸收可見光,黑色衣服基本是全部吸收可見光,所以從理論上來説,單純考慮衣服顏色,黑色衣服吸收可見光的能力最強,衣服温度最高;白色衣服吸收可見光的能力最弱,衣服温度最低;紅色等可見光的顏色吸收光的能力介於白色和黑色之間,温度也介於它們之間。但是從實際生活出發,情況可能有變化,因為只是單純考慮了衣服的顏色,並沒有考慮其他的因素,比如衣服的尺寸,受光照時間的長短,以及人體散熱的機制等。
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