为什么有些物体温度高到一定程度就会发光?

在生活中,我们会碰到一些物体受热时就会发光,而我们也清楚的知道,一些发光的物体很烫。

但为什么会这样呢?为什么有些物体温度高到一定程度就会发光?

准确地说,任何在绝对零度以上的物体都会发光,只是在大多数情况下,这些光是我们肉眼看不见的。

高于绝对零度的物体都会发光

为什么这么说呢,因为有内能的物体(也就是有温度的物体)不断地运动(原子层面),互相反弹,这些碰撞有效地将热能转化为辐射能。

为了更好的理解这一点,我们想象下两辆车相撞的情况,是不是有些碎片会飞出来呢?

现在回到原子的世界,同样的事情也会发生,当它们相互作用时,有些“碎片”也会飞出来,而当这些“碎片”中有一些以光子形式存在时,我们就能看到它发光了。

这种能量也可以解释为什么火在不接触它的情况下也能感觉到它的温暖,因为热量“辐射”到我们的身体(至少主要是辐射)。

那为什么我们的眼睛看不到所有的热呢?

原因很简单,我们不可能看到无线电波或其他很多东西,我们只能看到宇宙中可能存在的“光”的一小部分。

图为:电磁波谱

而温度转化为粒子运动是有规律的,它是粒子的(热)速度正比于其温度的平方根。

在某一种材料中(如烧红的铁),金属中的微粒受到一种势能的作用,使它们聚集在一起; 随后,微粒因温度变化而发生热振荡,并保持在该能级下,同时因为它们在振荡,所以它们必须加速,当电荷粒子加速时,它会向外辐射发光。

这种光的波长与加速度的大小有关,加速度的大小(在我们的例子中)与温度有关。因此,热物体的颜色实际上可以用来告诉我们温度。

同样的,如果我们知道温度,我们也能知道它是什么颜色(当然不是反射太阳光),这个方程叫做维恩定律。

所以当物体足够热时,使波长在我们的视觉范围内(380nm-780nm)时,我们才能看见。

?而人类为什么只能看到波长在380nm到780nm的光,这个和我们的太阳有关,太阳一直在辐射发光,为地球带来能量,而进化利用了这一点,得到了一些有利的因素。

最后

既然把问题放大到这个层面(进化)了,我们就再考虑下太阳,它通过辐射使地球变暖,给万物带来生机。

我们可以辨别出太阳在我们星球上一些范围内光子的相互作用,因此我们的眼睛对它产生了一种敏感度。

当物体进入一个特定的温度(或能量状态),在相应的距离上和太阳差不多时,我们的眼睛就能看到它们。

而热的物体对我们肉眼来说会发光,是不是有点像在警告我们:不要碰!它很烫!