Помогите решить по физике
Температура Т абсолютно черного тела изменилась при нагревании от 1000 К до 3000 К. Во сколько раз увеличилась его максимальная спектральная плотность энергетической светимости ( )?
Дано
T1=1000 K
T2=3000 K
Найти:
∆r(λm)- ?
Для решения задачи воспользуемся законом Стефана-Больцмана:
j = \sigma T^4,
где $j$ - плотность энергетической светимости, $\sigma$ - постоянная Стефана-Больцмана.
Максимальная спектральная плотность энергетической светимости определяется формулой Планка:
\rho(\lambda_m, T) = \frac{2hc^2}{\lambda_m^5} \cdot \frac{1}{e^\frac{hc}{\lambda_m kT}-1},
где $\lambda_m$ - длина волны излучения с максимальной спектральной плотностью, $h$ - постоянная Планка, $c$ - скорость света, $k$ - постоянная Больцмана.
Из данного условия мы можем найти отношение максимальных спектральных плотностей при изменении температуры:
\frac{\rho(\lambda_{m_2}, T_2)}{\rho(\lambda_{m_1}, T_1)} = \frac{\frac{2hc^2}{\lambda_{m_2}^5}}{\frac{2hc^2}{\lambda_{m_1}^5}} \cdot \frac{e^\frac{hc}{\lambda_{m_1} kT_1}-1}{e^\frac{hc}{\lambda_{m_2} kT_2}-1},
где $\lambda_{m_1}$ и $\lambda_{m_2}$ - длины волн излучения с максимальной спектральной плотностью при температурах $T_1$ и $T_2$ соответственно.
Для нахождения отношения длин волн можно воспользоваться законом Вина:
\lambda_m T = b,
где $b \approx 2,898 \cdot 10^{-3}~м \cdot К$ - постоянная Вина.
Тогда имеем:
\frac{\rho(\lambda_{m_2}, T_2)}{\rho(\lambda_{m_1}, T_1)} = \frac{\left(\frac{T_2}{T_1}\right)^5 e^\frac{-hc}{\lambda_{m_2}kT_2 + hc/\lambda_{m_1}kT_1}}{\left(\frac{hc}{\lambda_{m_1}^5}\right) \left(e^\frac{hc}{\lambda_{m_1}kT_1}-1\right)}.
Подставим численные значения и получим:
\frac{\rho(\lambda_{m_2}, T_2)}{\rho(\lambda_{m_1}, T_1)} \approx 44,2.
Ответ: максимальная спектральная плотность энергетической светимости увеличилась примерно в 44,2 раза.