Нарешті, є ще один спосіб охарактеризувати електромагнітне випромінювання - вказавши його температуру. Строго кажучи, цей спосіб годиться тільки для так званого чернотельного або теплового випромінювання. Абсолютно чорним тілом у фізиці називають об'єкт, який поглинає все падаюче на нього випромінювання. Однак ідеальні поглинаючі властивості не заважають тілу самому випускати випромінювання. Навпаки, для такого ідеалізованого тіла можна точно розрахувати вид спектра випромінювання. Це так звана крива Планка, форма якої визначається єдиним параметром - температурою. Знаменитий горб цієї кривої показує, що нагріте тіло мало випромінює як на дуже довгих, так і на дуже коротких хвилях. Максимум випромінювання доводиться на цілком певну довжину хвилі, значення якої прямо пропорційно температурі.
Вказуючи цю температуру, потрібно мати на увазі, що це не властивість самого випромінювання, а лише температура ідеалізованого абсолютно чорного тіла, яке на цій хвилі має максимум випромінювання. Якщо є підстави вважати, що випромінювання видано нагрітим тілом, то, знайшовши максимум в його спектрі, можна наближено визначити температуру джерела. Наприклад, температура поверхні Сонця становить 6 тисяч градусів. Це як раз відповідає середині видимого діапазону випромінювання. Навряд чи це випадково - швидше за все, очей за час еволюції пристосувався максимально ефективно використовувати сонячне світло.
неоднозначність температури
Точка спектра, на яку припадає максимум чернотельного випромінювання, залежить від того, на якій осі ми будуємо графік. Якщо по осі абсцис рівномірно відкладати довжину хвилі в метрах, то максимум буде припадати на
де b = 2,9 · 10 -3 м · К. Це так званий закон зміщення Віна. Якщо побудувати той же спектр, рівномірно відклавши на осі ординат частоту випромінювання, місце розташування максимуму обчислюється за формулою:
де α = 2,8, k = 1.4 · 10 -23 Дж / К - постійна Больцмана, h - постійна Планка.
Все було б добре, але, як з'ясовується λmax і νmax · відповідають різним точкам спектра. Це стає очевидно, якщо обчислити довжину хвилі, відповідну νmax. то вийде:
Таким чином, максимум спектра, певний за частотою, в λ'max / νmax = 1,8 рази відрізняється по довжині хвилі (а значить і по частоті) від максимуму того ж спектру, визначеного за довжинами хвиль. Іншими словами, частота і довжина хвилі максимуму чернотельного випромінювання не відповідають один одному: λmax ≠ с / νmax.
У видимому діапазоні прийнято вказувати максимум спектра теплового випромінювання по довжині хвилі. У спектрі Сонця, як уже говорилося, він припадає на видимий діапазон. Однак за частотою максимум сонячного випромінювання лежить в ближньому інфрачервоному діапазоні.
А ось максимум космічного мікрохвильового випромінювання з температурою 2,7 До прийнято вказувати по частоті - 160 МГц. що відповідає довжині хвилі 1,9 мм. Тим часом, в графіку по довжинах хвиль максимум реліктового випромінювання доводиться на 1,1 мм.
Все це показує, що температуру треба з великою обережністю використовувати для опису електромагнітного випромінювання. Її можна застосовувати тільки в разі випромінювання, близького по спектру до теплового, або для дуже грубої (з точністю до порядку) характеристики діапазону. Наприклад, очевидно випромінювання відповідає температура в тисячі градусів, рентгену - мільйони, мікрохвильового - близько 1 Кельвіна.