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黑体辐射曲线生成器 - 温度与颜色

教育工具 物理工具 曲线 温度 黑体辐射
165
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5500 K
正午阳光色温
当前曲线 锁定曲线 📐 峰值波长 —
K
峰值波长
527 nm
维恩位移定律
可见光峰值
—
380–780 nm内
辐射功率比
1.00×
相对5500K
色温分类
中性白
视觉感知
📚 黑体辐射知识

黑体辐射是指一个理想化的物体（黑体）在热平衡状态下发出的电磁辐射。黑体能够完全吸收所有入射的电磁辐射，并以特定光谱分布重新辐射能量。这个光谱分布仅取决于黑体的温度，由普朗克辐射定律精确描述。实际物体（如恒星、白炽灯灯丝）的辐射近似于黑体辐射。

普朗克辐射定律给出了黑体在温度T下、波长λ处的光谱辐射强度：
B(λ, T) = (2hc²/λ⁵) × 1/(ehc/λkT − 1)
其中 h 是普朗克常数（6.626×10⁻³⁴ J·s），c 是光速，k 是玻尔兹曼常数。这一定律于1900年由马克斯·普朗克提出，标志着量子力学的诞生。

维恩位移定律指出，黑体辐射的峰值波长 λmax 与温度成反比：λmax = b / T，其中 b ≈ 2.898×10⁻³ m·K。温度越高，峰值波长越短（偏向蓝色/紫外）；温度越低，峰值波长越长（偏向红色/红外）。例如，太阳表面约5778K，峰值在约501nm（绿光附近）。

色温是描述光源颜色特性的物理量，单位为开尔文（K）。它定义为：如果一个黑体被加热到某个温度时发出的光色与某光源的光色相同，则该黑体的温度就是该光源的色温。低温物体（~1000K）发出暗红色光，随着温度升高依次呈现橙、黄、白、蓝白色。白炽灯约2700K（暖黄），正午日光约5500K（中性白），阴天约6500K（冷白）。

斯特藩-玻尔兹曼定律指出，黑体单位面积的总辐射功率与温度的四次方成正比：P = σT⁴，其中 σ ≈ 5.67×10⁻⁸ W/(m²·K⁴)。这意味着温度翻倍时，辐射功率增加到原来的16倍！这就是为什么高温恒星极其明亮的原因。

白炽灯依靠加热钨丝至约2700K发光，其光谱接近黑体辐射，因此呈现暖黄色。而LED灯通过荧光粉转换蓝光芯片发出的光，可以设计成不同的色温（从2700K暖黄到6500K冷白），不完全遵循黑体辐射曲线，因此能实现更灵活的颜色表现。
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