뜨거운 물체는 왜 자외선을 끝없이 내뿜지 않을까?

Why don't hot objects pour out endless ultraviolet light?

옛 물리대로라면 뜨거운 물체는 자외선을 끝없이 뿜어야 했는데, 실제로는 왜 그러지 않을까요?

무슨 일이 일어났나

옛 물리(레일리–진스 식)는 파장이 짧을수록 복사가 끝없이 커진다고 셈해서, 그대로라면 뜨거운 물체는 자외선을 쏟아내야 했습니다 — 시뮬레이터에서 5772 K 일 때 300 nm 의 고전 예상은 플랑크 식의 489 배입니다.

APS 에 따르면 플랑크는 1900 년 12 월 14 일까지 에너지가 덩어리로만 오간다는 생각으로 식을 맞췄는데, 짧은 파장일수록 덩어리 하나(h·f)가 커서 그만큼 내기 어려워져 곡선이 다시 꺾여 내려갑니다.

그래서 5772 K 에서도 자외선 몫은 0.122 에 그치고, 온도를 3000 K 로 낮추면 0.00213 으로 거의 사라집니다.

가장 센 파장 × 온도는 늘 2.898×10⁻³ m·K(CODATA 빈 상수)라서 태양만큼 뜨거우면 502 nm 둘레가 가장 셉니다.

📸 진짜 모습

2019 년 2 월 흑점이 하나도 없던 태양을 NASA 의 태양 관측 위성 SDO 가 걸러 낸 흰빛, 곧 보이는 빛으로 찍은 모습입니다.불러오는 중…📸 사진

2019 년 2 월 흑점이 하나도 없던 태양을 NASA 의 태양 관측 위성 SDO 가 걸러 낸 흰빛, 곧 보이는 빛으로 찍은 모습입니다.

출처: NASA/GSFC/Solar Dynamics Observatory · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 백열전구나 전기 난로는 뜨겁게 달아도 에너지 대부분을 적외선(열)으로 내고, 자외선은 아주 조금만 냅니다.
  • 한낮의 햇빛에 자외선이 섞여 있는 것은 태양 표면이 아주 뜨겁기 때문인데, 그래도 햇빛의 대부분은 보이는 빛과 적외선입니다.

확인된 값

플랑크가 양자 가설로 복사 식을 맞춘 날
1900-12-14 출처
빈 변위 법칙 상수 b (가장 센 파장 × 온도)
0.002897771955 m K 출처
태양 유효 온도
5772 K 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 고급 물리학 · 현대 물리 [12고물04-03]

출처

이어서 보기

같은 단원 · 빛과 물질의 양자

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