Wiensches Verschiebungsgesetz qualitativ
Wien
Grundlage:
Wiensches Verschiebungsgesetz; siehe Abschnitt 1
Aufbau:
a: regelbare Stromquelle,
b: Experimentierleuchte,
c: Kondensor,
d: Irisblende,
e: Spalt variabler Breite,
f: Abbildungslinse,
g: Prisma,
h: transparenter Schirm
Ablauf:
Bei möglichst großer Öffnung der Blende d wird die Lampe mit so geringer Leistung betrieben, dass auf dem Schirm gerade noch deutlich ein Farbeindruck zu erkennen ist. Dazu beobachtet man von einer Position hinter dem transparenten Schirm im gestreuten Licht.
Erhöht man nun die Temperatur des Glühfadens durch Vergrößern der angelegten Spannung, so wird man im Spektrum zunächst nur die Zunahme der Gesamthelligkeit gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz deutlich wahrnehmen. Erst wenn man durch gleichzeitiges Verkleinern der Blendenöffnung und eventuell auch der Spaltbreite die Gesamthelligkeit etwa konstant hält, lässt sich die Zunahme von grünem und blauem Licht, also kurzwelligen Anteilen im Spektrum relativ zum langwelligen roten Anteil wahrnehmen.
Ergebnis:
Der Anteil blauen und grünen Lichts im Spektrum einer heißen Lichtquelle ist relativ groß; bei sinkender Temperatur vermehrt sich der Anteil roten Lichtes.
Bemerkung:
übliche Glühlampen erreichen nicht Betriebstemperaturen von mehr als 3.600 K, bei denen die Wellenlänge maximaler Intensität λmax im sichtbaren Bereich liegt; man kann bei diesem Experiment also nicht etwa erkennen, wie das Intensitätsmaximum durch das sichtbare Spektrum wandert. Allerdings verändern sich erkennbar die Strahlungsanteile: Abbildung 3 zeigt für drei Strahler unterschiedlicher Temperaturen die spektrale Verteilung der Strahlung im sichtbaren Spektralbereich. Entsprechend der Manipulation der Blendenöffnung im Experiment und anders als in Abbildung 1 wurden die Werte B(λ,T) durch B(550nm,T) dividiert; der Quotient ist daher bei λ= 550 nm, d.h. im Empfindlichkeitsmaximum des menschlichen Auges jeweils gleich Eins. Die vertikale Achse ist logarithmisch geteilt. Man erkennt den relativ zu B(550nm,T) größeren Anteil langwelliger Strahlung bei tieferer Temperatur.
Abbildung 3:
Relative Intensitäten der Strahlung dreier schwarzer Körper unterschiedlicher Temperatur im sichtbaren Spektralbereich
