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科學實驗室 / 地球科學
地球科學實驗

恆星顏色與黑體輻射

恆星的顏色洩漏它的溫度:調表面溫度,看輻射光譜的峰值依維因定律滑動,恆星由紅變橙、變白、變藍。從顏色反推溫度,認識 O B A F G K M 光譜分類。
t = 0.00 s

黑體輻射光譜(普朗克曲線)

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

恆星表面溫度 T

恆星判讀

輻射峰值波長 λmax
nm
峰值落在
光譜型
總輻射功率(∝T⁴)

畫面符號圖例

  • λmax:輻射最強的波長(溫度越高越往短波移,維因定律)
  • 可見光譜 380–750 nm;紅/紫=光譜兩端

實驗任務

  1. 顏色洩漏溫度:從紅矮星調到參宿七,看恆星色塊由紅→橙→黃白→藍白。 為什麼說「藍色的星比紅色的星熱」?對照峰值波長的移動方向。
  2. 維因位移定律:記錄幾組溫度與對應 λmax。它們的乘積 λmax×T 是不是大致固定? 驗證 λmax×T≈2.9×10⁶ nm·K。
  3. 太陽為什麼是黃白色:把溫度設成太陽的 5800 K。峰值落在哪個顏色? 為什麼太陽光看起來偏白而非單一顏色?
  4. 看不見的峰值:把溫度降到 3000 K(紅矮星)。峰值跑到可見光之外了嗎(紅外)? 再升到 25000 K,峰值跑到哪(紫外)?這些恆星「最亮的光」我們肉眼其實看不到。

模型與假設

普朗克定律:B(λ,T) ∝ (1/λ⁵)/(e^(hc/λkT)−1),描述黑體在各波長的輻射強度。
維因位移定律:峰值波長 λmax=2.898×10⁶/T(nm),溫度越高峰值越往短波(藍)移。
史蒂芬–波茲曼定律:總輻射功率 ∝ T⁴。 恆星色塊由黑體色溫近似計算;光譜型 O B A F G K M 對應由高溫到低溫。