열방사 3가지 법칙


모든 물체는 온도를 상승시키면 연속적인 방사스펙크럼을 방사하는데 이를 온도방사라고 한다

온도방사 법칙은 절대온도와 방사에너지, 분광방사, 파장과 관계하는 정도에 따라 스테판-볼츠만 법칙, 플랭크의 방사법칙, 윈의 변위법칙이 적용된다

백열전구, 할로겐 전구가 대표적인 온도방사법칙을 이용한 광원인데, 필라멘트의 온도방사이론에 의한 열방사 광원으로 온도방사법칙의 적용을 받는다

온도방사법칙

1)스테판-볼츠만 법칙

  • 절대온도와 전방사에너지의 관계법칙으로 전방사에너지는 절대온도의 4승에 비례한다
\[S=\sigma T^4[W/m^2]\]
  • 응용
    • 백열전구에 높은 전압을 가해 필라멘트의 온도를 높아면 전방사에너지가 높게 방사되어 효율이 높아지고 밝아진다
    • 백열전구의 텅스텐필라멘트를 융점 부근까지 많이 높이는 이유이지만, 필라멘트의 온도를 높이면 필라멘트의 증발이 빨라져 광속이 저감되고 수명이 단축된다.

2)플랭크의 방사법칙

  • 절대온도와 분광 방사와의 관계법칙으로 절대온도에 따른 분광방사는
\[S_\lambda=\frac{C_1}{\lambda^5}\times\frac{1}{e^{C^2/\lambda T}-1}[X\cdot m^{-3}]\] \[C_1=3.714\times10^{16}[W\cdot m^2]\] \[C_2=1.438\times 10^{-2}[m\cdot \deg]\]
  • 응용
    • 백열전구의 온도를 상승시키면 색온도가 증가하여 분광 방사속이 증가한다
    • 백열전구 및 할로겐 전구의 온도를 상승시키면 연색성이 개선되어 색감의 표현이 좋아진다
    • 백열전구보다 할로겐 전구의 필라멘트 온도가 높은데 할로겐 전구가 일반 백열전구 보다 연색성이 좋은 이유이기도 하다

3)원의 변위법칙

  • 절대온도와 파장과의 관계법칙으로 온도가 상승하면 파장이 짧아진다. 파장이 짧으면 더 멀리 보낼 수 있고 직진성을 가지는데, 이것을 에너지가 크다고 한다
\[\lambda_m\cdot T=2.876\times10^{-6}[nm\cdot \deg]\]
  • 응용 : 필라멘트의 온도를 높여 조도를 높이는 효율을 달성할 수 있지만 필라멘트가 그 열에 견딜 수 있어야 하고, 또한 휘도를 제어하기 위한 조명기구의 역할이 필요하다

조명설비의 이론
조명의 용어
명시론
연색성,색온도, 시감도, 순응, 균제도
편한 시각의 평가
좋은 조명의 요건
눈부심
눈부심의 평가방법
열방사 3가지 법칙
원소의 주기율표
루미네선스
방전등의 발광메커니즘과 방전원리


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