แสงสว่างเป็นรูปหนึ่งของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า
ซึ่งแผ่รังสีเป็นไปตามทฤษฎีของคลื่น ส่วนพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้น
สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีอนุภาค (Particle Theory) กล่าวคือ
การแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยหน่วยอิสระที่เรียกว่า โฟตอน (Photon)
หรือควอนต้า (Quanta) พลังงานแต่ละควอนต้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่น
ดังนี้
พลังงานเป็นสัดส่วนผกผันกับความยาวคลื่น
คือ ความยาวคลื่นมากให้พลังงานต่ำ ซึ่งมีความสำคัญในการสำรวจข้อมูลระยะไกล เช่น
ไมโครเวฟจากพื้นโลก จะยากต่อการบันทึกมากกว่าพลังงานในช่วงคลื่นสั้นกว่า ฉะนั้น
การบันทึกพลังงานช่วงคลื่นยาว ต้องบันทึกพลังงานในบริเวณกว้างและใช้เวลานานพอ
273
องศาเซลเซียส C) สามารถเปล่งหรือแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาได้อย่างต่อเนื่อง
ดังนั้น
วัตถุพื้นผิวโลกถือว่าเป็นแหล่งพลังงานที่ขนาดและส่วนประกอบของช่วงคลื่นแตกต่างกันไป
พลังงานแผ่ออกมามากน้อยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของพื้นผิววัตถุ
โดยสามารถคำนวณได้จากกฎของ Stefan-Boltzmann ดังนี้
พลังงานทั้งหมดที่แผ่จากวัตถุจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิสมบูรณ์กำลัง
4 ดังนั้น พลังงานที่แผ่ออกมาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
โดยความจริงกฎนี้จะใช้กับเทหวัตถุสีดำ (Black Body) ซึ่งหมายถึง
“วัตถุหรือมวล ๆ หนึ่งที่สามารถดูดกลืนพลังงานทั้งหมดที่กระทบและจะแผ่พลังงานในปริมาณที่มากที่สุดที่ทุก
ๆ อุณหภูมิ” เทหวัตถุสีดำจึงเป็นสิ่งสมมติฐานขึ้น
เพราะไม่มีสสารใด ๆ ในโลกที่มีคุณสมบัติดังกล่าว แต่มีสภาพใกล้เคียงเท่านั้น
พลังงานที่แผ่ออกมาจะแปรผันกับอุณหภูมิของวัตถุและความยาวช่วงคลื่น
ซึ่งสามารถคำนวณหาพลังงานต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่สำหรับความยาวคลื่นที่กำหนดจากกฎของ Planck
นอกจากนี้
เมื่อทราบอุณหภูมิสามารถคำนวณหาความยาวคลื่นที่ให้พลังงานสูงสุด จากกฎการแทนที่ของ
Wien (Wien’s
Displacement Law)
จากสมการสรุปได้ว่า
อุณหภูมิของผิวพื้นโลกประมาณ 300 องศาเคลวิน °K แผ่พลังงานสูงสุดที่ความยาวคลื่นประมาณ
9.7 ไมโครเมตร
การแผ่รังสีนี้มีความสัมพันธ์กับความร้อนผิวโลก จึงมักเรียกรังสีที่แผ่ออกมานี้ว่า
อินฟราเรดความร้อน ซึ่งไม่สามารถมองเห็นและถ่ายภาพได้ด้วยกล้องธรรมดา ต้องใช้ Radiometer
หรือ Scanner ดวงอาทิตย์มีพลังงานสูงสุดที่ความยาวคลื่นประมาณ
0.5 ไมโครเมตร
ในช่วงคลื่นสีเขียวซึ่งตามนุษย์และฟิล์มถ่ายภาพสามารถรับช่วงคลื่นนี้ได้
แหล่งที่มาของข้อมูลละภาพ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น