電磁波と温度について

質問

このエネルギーをもつX線は、kT＝1keVの温度に対応するとかいうと思うのですが、これは電磁波自身の温度ではなく電磁波を放つ光源の温度のことなのですか。また、これは、ウィーンの変位則で求められているのですか、それともkT＝hνで求められているのですか。

もう一つ質問なのですが、黒体放射で温度がX線に対応する温度程ないのにX線領域まで放射があり得るのはなぜですか。

質問が多くなりすいません。回答よろしくお願いします。

回答No.2

leo-ultra · ベストアンサー

> 電磁波自身の温度ではなく電磁波を放つ光源の温度のことなのですか

いいえ、違います。

まず、300Kの温度をもった原子気体を考えましょう。

300Kだから、E=kTのT=300Kと代入したエネルギー 約0.025eVくらいですね。

それじゃあ、気体を構成する全ての原子が0.025 eVという同じエネルギー（速度）で
動いているわけじゃありません。
気体を構成する原子はいろいろな速度（エネルギー）で動いています。
中には止まっているものもいるかもしれません。

つまり温度っていうのは、平均値に過ぎないということ。分散も広いです。

一方、1 keVのX線が仮に、原子核の周りをまわる電子の軌道間の遷移で放出されたものならば、
1keVのX線光子しかありません。1.2keVのX線光子も0.8keVのX線光子も含まれていません。
確かに平均は1keVだけど、分散は非常に狭い。

要するに、これは物理のよくわかってない子を脅かすだけの不毛な議論なのです。

例えば、2.5eVの光はだいたい緑色ですが、E=kTを使って温度に直すと２万５千度に対応します。
緑色の光を浴びたら、なんでも溶けてしまいますか？

> 黒体放射で温度がX線に対応する温度程ないのにX線領域まで放射があり得るのはなぜですか。

温度は平均値です。　平均が低くても、ごくまれには非常に高エネルギーをもつ原子も含まれているという
ことです。

お礼

回答ありがとうございます。電磁波は温度と直接の関係はなく、温度換算は大体このエネルギーをよくだすのはこれくらいの温度ですよってことですか。物分かりが悪くすいません。

回答No.4

leo-ultra

#2です。

> 電磁波は温度と直接の関係はなく、温度換算は大体このエネルギーをよくだすのはこれくらいの温度ですよってことですか。

はい、そうだと思います。

お礼

わざわざ御返事ありがとうごさいました。

回答No.3

foobar

粒子のエネルギーと温度の換算をする時に一つ気を付けないといけないのは、「熱化」している（運動の向きがバラバラ）場合を想定していることかなと。
高エネルギーの粒子群でもエネルギーと方向が揃ってる（ビーム）の場合には、その状態での温度は非常に低いです。
あと、他のモノとの（熱的な）相互作用を考える場合には、全体のエネルギー（粒子一つのエネルギー*粒子個数）を考える必要があります。
（きわめて温度が高いガスでも非常に希薄だと、他のものと接触すると（エネルギーを失って）すぐに冷えてしまいます。）

お礼

＞高エネルギーの粒子群でもエネルギーと方向が揃ってる（ビーム）の場合には、その状態での温度は非常に低いです。
そうなんですか。私はいろいろ温度のことについて勘違いしてました。

回答No.1

foobar

温度Tの粒子群での粒子一個あたりの平均的なエネルギーkTと光子（X線）のエネルギhνから温度換算しているかと思います。

黒体放射以外の方法でもX線は生成できます。
例えば、10kVで加速された電子（エネルギー10keV)を使うことで約10keVまでのX線を発生できます。