Strahlungsgesetz von Wien (WIENsches Verschiebungsgesetz)

Glühende Oberflächen senden eine aus vielen Wellenlängen zusammengesetzte elektromagnetische Strahlung aus. Untersucht man die Strahlungsintensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge, so erhält man für einen schwarzen Körper für jede Temperatur eine charakteristische Kurve (Bild 1). Der Vergleich der Kurven für verschiedene Temperaturen zeigt:

• Mit zunehmender Temperatur vergrößert sich die Leistung des Strahlers sehr stark. Das geschieht in Übereinstimmung mit dem STEFAN-BOLTZMANN-Gesetz , nach dem die Strahlungsleistung mit der vierten Potenz der absoluten Temperatur wächst.
• Die Lage des jeweiligen Strahlungsmaximums hängt von der Temperatur ab und verschiebt sich mit Erhöhung der Temperatur in Richtung kleinerer Wellenlängen.

Für den zuletzt genannten Sachverhalt fand der deutsche Physiker WILHELM WIEN (1864-1928) im Jahr 1896 einen Zusammenhang, der nach ihm als wiensches Verschiebungsgesetz bezeichnet wird:

Die Wellenlänge der intensivsten Strahlung hängt nur von der Temperatur des schwarzen Körpers ab. Es gilt:

$\begin{array}{l}{\lambda }_{\max }=\frac{b}{T}\\ {\lambda }_{\text{max}}\text{Wellenlänge der intensivsten Strahlung}\\ b=\mathrm{2,898}\cdot {10}^{-3}\text{m}\cdot \text{K (wiensche Konstante)}\\ T\text{Temperatur in Kelvin}\end{array}$

Kennt man die Temperatur eines Strahlers, so kann man berechnen, bei welcher Wellenlänge die Intensität der abgegebenen Strahlung am größten ist. Geht man z.B. bei der Sonne von einer Oberflächentemperatur von 5770 Kelvin aus und betrachtet sie als schwarzen Strahler, dann erhält man als Wellenlänge für das Strahlungsmaximum:

$\begin{array}{l}{\lambda }_{\text{max}}\approx \mathrm{0,50}\cdot {10}^{-6}\text{m}\\ {\lambda }_{\max }\approx 500\text{nm}\end{array}$

Das ist die Wellenlänge für Licht im grünen Bereich. Tatsächlich liegt aber das Strahlungsmaximum bei der Sonne im gelben Bereich. Sie ist kein idealer schwarzer Strahler.