Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως και ο Ήλιος μας

Διαθέτουμε ένα λαμπτήρα πυρακτώσεως των 100W, (περιλαμβάνει ένα λεπτό σύρμα Βολφραμίου), ο οποίος λειτουργεί κανονικά, με θερμοκρασία σύρματος Τ=3.200Κ. Στο διάγραμμα φαίνεται η ένταση της ακτινοβολίας του λαμπτήρα, ανά μονάδα μήκους κύματος, σε συνάρτηση με το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, από όπου προκύπτει ότι η μέγιστη ισχύς εκπέμπεται σε μήκος κύματος λ_mαx= 1.000nm.  Δεδομένου ότι το ορατό φως έχει μήκη κύματος περίπου από τα 400nm έως τα 700nm:

i) Να δικαιολογήσετε γιατί ο λαμπτήρας αυτός εκπέμπει και ορατό φως.

ii) Το φως του λαμπτήρα αυτού, δεν είναι «καθαρό λευκό χρώμα», αλλά έχει μια απόχρωση προς το κίτρινο. Μπορείτε να το εξηγήσετε;

iii) Αν οι απώλειες ισχύος στον λαμπτήρα φτάνουν τα 12W, τότε η ισχύς της ορατής ακτινοβολίας που εκπέμπει ο λαμπτήρας μπορεί να είναι:

α) 5W,    β) 44W,    γ) 88W

iv) Χρησιμοποιώντας την παραπάνω απάντησή σας, πόσα φωτόνια φτάνουν στην ίριδα του ματιού μας, όταν στεκόμαστε σε απόσταση 2m από τον λαμπτήρα, ανά δευτερόλεπτο; Θεωρείστε ότι η επιφάνεια της ίριδας είναι 12mm² και ότι όλα τα φωτόνια του φωτός έχουν το ίδιο μήκος κύματος λ=600nm.

v) Αν μια μέρα έχουμε πτώση τάσεως δικτύου από τα 230V στα 160V, τι πρόκειται να παρατηρήσουμε στην λειτουργία του λαμπτήρα;

vi) Λαμβάνοντας την αντίστοιχη καμπύλη της (Ι/Δλ=f(λ)) για το ηλιακό φως, βρίσκουμε ότι το μέγιστο της ακτινοβολούμενης έντασης εμφανίζεται περίπου στα 550nm (η μέση τιμή των μηκών κύματος του ορατού φωτός). Θεωρώντας ότι το φως αυτό προέρχεται από την επιφάνεια του Ήλιου, μπορείτε να υπολογίσετε την επιφανειακή του θερμοκρασία;

Δίνονται η σταθερά του Plank  h=6,6∙10^-34 J∙s και η ταχύτητα του φωτός c=3∙10⁸m/s.

Απάντηση:

ή

 Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως και ο Ήλιος μας
 Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως και ο Ήλιος μας