MENU
Banner

แสงกับรางวัลโนเบล ตอนที่ 5 | ค.ศ. 1911 สำหรับการค้นพบกฎสำคัญที่อธิบายการแผ่รังสีความร้อน

แสงกับรางวัลโนเบล
บทความ | ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
นักวิจัยอาวุโส ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค-สวทช.)

จากกฎพื้นฐานที่ Robert Bunsen และ Gustav Kirchhoff ได้สร้างขึ้นเพื่ออธิบายถึงความสามารถที่สสารอย่างวัตถุดำ (Blackbody) ดูดและปลดปล่อยพลังงานออกมานั้น ทำให้นักฟิสิกส์ในช่วงเวลานั้นให้ความสนใจในการพัฒนาทฤษฎีและการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการแผ่รังสีความร้อน ซึ่งครอบคลุมแสงในย่านอินฟราเรด

Wilhelm Wien เป็นบุคคลหนึ่งที่ให้ความสนใจและได้สร้างกฎที่เรียกว่า Displacement Law ขึ้นในปี ค.ศ. 1893 ซึ่งอธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นที่มีค่าความร้อนสูงสุดกับอุณหภูมิของวัตถุที่ปลดปล่อยคลื่นความร้อนออกมา โดยผลคูณของความยาวคลื่นที่ให้ค่าความร้อนสูงสุดกับอุณหภูมิในหน่วยองศาเคลวินจะมีค่าคงที่ งานวิจัยที่ได้พัฒนาขึ้นนี้เป็นงานวิจัยเชิงทฤษฎีที่ใช้ได้จริงและดำเนินการภายใต้สถาบันที่เน้นแก้ปัญหาทางเทคนิคให้กับภาคอุตสาหกรรม ซึ่งก่อให้เห็นผลพวงสำคัญที่ตามมาคือทำให้ได้เทคนิคการส่องสว่างและวิธีการวัดอุณหภูมิสูงแบบใหม่ขึ้น กฎที่ Wilhelm Wien พัฒนาขึ้นได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการคำนวณหาอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิของดวงดาว และ ความยาวคลื่นของรังสีเอ็กซ์ รวมไปถึงความสัมพันธ์ระหว่างสีของเปลวไฟกับอุณหภูมิของเปลวไฟ

แสงกับรางวัลโนเบล
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ (Tc) ค่าสี (x,y) และ ความยาวคลื่นแสง (ภาพจาก www.dc2dc.com)

ตัวอย่างความสัมพันธ์ระหว่างสีที่เห็นและอุณหภูมิแสดงไว้ในรูป ซึ่งจะสังเกตเห็นว่าเมื่ออุณหภูมิของวัตถุมีค่าสูงขึ้นจาก 1,500 องศาเคลวิน ไปเป็น 10,000 องศาเคลวิน สีของวัตถุที่เห็นจะเปลี่ยนจากสีส้มไปเป็นเหลือง เขียว และ ฟ้า ตามลำดับ ซึ่งเป็นสีของแสงในช่วงที่ตาเรามองเห็น สำหรับอุณหภูมิของร่างกายเรานั้นจะมีอุณหภูมิประมาณ 308 องศาเคลวิน ซึ่งจาก Displacement Law ค่าความยาวคลื่นที่ให้ค่าความร้อนสูงสุดจะประมาณได้ที่ 10 ไมโครเมตร ดังนั้นเราจึงไม่สามารถมองเห็นสีของความร้อนที่อุณหภูมิของร่างกายเราได้เพราะคลื่นมีความยาวคลื่นอยู่ในย่านอินฟราเรดนี้ ทำให้ต้องใช้เครื่องมืออย่างกล้องถ่ายภาพความร้อนที่สามารถรับคลื่นในย่านอินฟราเรดนี้ได้แล้วนำมาใช้ในการคัดกรองคนที่อาจมีอาการไข้แล้วมาสถานที่สำคัญอย่างโรงพยาบาล สนามบิน และ สถานีขนส่ง

แสงกับรางวัลโนเบล
ระบบ MuTHERM ของเนคเทคที่ใช้กล้องตรวจจับความร้อนเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของคนหลายคนพร้อมกันแบบไม่สัมผัส ซึ่งแสดงในงานประชุมวิชาการและนิทรรศการของเนคเทค ประจำปี 2560 (ภาพจากเฟสบุ๊ก Photonics Technology Laboratory)
ประวัติย่อ : Wilhelm Wien
แสงกับรางวัลโนเบล
Wilhelm Wien นักฟิสิกส์ผู้รวมทฤษฎีความร้อนและการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าด้วยกัน และเป็นผู้สร้างกฏ Displacement Law

Wilhelm Wien เป็นลูกของเจ้าของฟาร์ม เขาเกิดเมื่อวันที่ 13 มกราคม ค.ศ. 1864 ในเมือง Fishhausen ประเทศ Prusia (โปแลนด์ในปัจจุบัน) จากปัญหาเศรษฐกิจในช่วงเวลานั้น จึงได้ตัดสินใจเรียนต่อในระดับมหาวิทยาลัยแทนที่จะกลับไปช่วยธุรกิจในครอบครัว Wilhelm Wien เริ่มต้นเข้าเรียนคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ในปี ค.ศ. 1882 ที่ University of Göttingen และที่ Univerisity of Berlin ต่อมาในช่วงปี ค.ศ. 1883-1885 ได้มีโอกาสทำงานในห้องปฏิบัติการของ Hermann von Helmholtz ในปี ค.ศ. 1886 เข้าเรียนระดับปริญญาเอกโดยทำวิจัยในหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับการเลี้ยวเบนของแสงและผลกระทบของวัสดุที่มีต่อสีของแสงที่สะท้อนออกมา อย่างไรก็ตาม การเรียนระดับปริญญาเอกก็เกิดอุปสรรคเพราะบิดาเกิดล้มป่วย ทำให้ต้องแบ่งเวลากลับไปจัดการธุระทางบ้านจนกระทั่งสามารถขายที่ดินของบิดาได้ จึงกลับมาทำงานวิจัยได้อย่างเต็มที่ Wilhelm Wien เริ่มต้นเป็นศาสตราจารย์ทางด้านฟิสิกส์ครั้งแรกที่ Aix-la-Chapelle ในปี ค.ศ. 1896 ต่อมาในปี ค.ศ. 1899 ได้เป็นศาสตราจารย์ทางด้านฟิสิกส์ที่ University of Göttingen ปี ค.ศ. 1900 เป็นศาสตราจารย์แทนที่ Wilhelm Röntgen ที่ Würzburg ในปี ค.ศ. 1902 ได้รับข้อเสนอให้เป็นศาสตราจารย์ทางด้านฟิสิกส์แทน Ludwig Boltzmann ที่ University of Leipzig แต่ได้ปฏิเสธไป ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 ได้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ทางด้านฟิสิกส์ที่ Munich งานวิจัยนอกเหนือจากเรื่องวัตถุดำแล้ว Wilhelm Wien ยังได้ศึกษารังสีคาโทดและค้นพบอิเล็กตรอนในเวลาใกล้เคียงกับที่ Joseph Thomson ค้นพบด้วย

แหล่งข้อมูล
  • Nobel Lectures in Physics 1901-1921, World Scientific Publishing, November 1998.
  • http://nobelprize.org, accessed Feb 2019.
  • http://en.wikipedia.org, accessed Feb 2019.
  • ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร, โฟโทนิกส์ มหัศจรรย์แห่งแสง, นานมีบุ๊คพับลิเคชัน, กรุงเทพฯ, กุมภาพันธ์ 2549.

บทความที่เกี่ยวข้อง

Nobel Prizes Optics แสง รางวัลโนเบล การแผ่รังสีความร้อน

วันที่เผยแพร่ 10 พฤษภาคม 2562 13:00