2. Temperatuurstraling

Grijze en gekleurde zenders     (2/2)

Gloeilampen

Hoewel ze nu grotendeels zijn vervangen door energiebesparende LED-lampen, zijn gloeilampen lichtverspreiders met spectra die vrij goed overeenkomen met de stralingswet van Planck. Dit is op het eerste gezicht verbazingwekkend, omdat de emissiviteit van de wolfraam gloeidraad erg klein is, zoals het geval is bij alle gepolijste metalen.

De emissiviteit van wolfraam hangt af van de temperatuur. Het heeft een waarde van ongeveer 0,03 bij 25°C (of 300 K), maar neemt toe tot ongeveer 0,46 bij 2000°C (of 1700 K) en daalt omgekeerd tot ongeveer 0,45 bij 2800°C (of 2500 K). Het hangt ook sterk af van de golflengte, zoals de volgende grafiek laat zien.

Emissiviteit van wolfraam afhankelijk van de golflengte bij verschillende temperaturen.
Bron: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 60e uitgave, p. E-381.

De werkelijke temperatuur van de gloeidraad van een ingeschakelde gloeilamp is ongeveer 2400 K, en ter vergelijking: halogeenlampen werken op ongeveer 2700 K. Hogere temperaturen produceren meer licht, maar de gloeidraad zal doorbranden en smelten wanneer deze in de buurt komt van het smeltpunt van wolfraam op ongeveer 3700 K; dit verkort de levensduur van de gloeidraad. Sommige lampen met een zeer hoge lichtsterkte werken bij 3400 K, maar branden na ongeveer twee uur door.

Door $\epsilon <1$ is de stralingstemperatuur van een gloeilamp lager dan de werkelijke temperatuur. Daarnaast dragen de reflectieverliezen van ongeveer 8% op de glazen bol van de lamp ook bij aan dit verschil. De stralingstemperatuur wordt vaak de temperatuur van het zwarte lichaam genoemd, omdat als het object een zwart lichaam was, het bij deze temperatuur zou uitstralen.

Hoewel de stralingswet van Planck de helderheid van het spectrum niet goed kan beschrijven, kan de vorm ervan wel nauwkeurig worden beschreven. De vorm bepaalt de kleur van het licht en daarom wordt de temperatuur die het resultaat is van de spectrale vorm de kleurtemperatuur genoemd. De volgende tabel laat zien dat de kleurtemperatuur veel beter overeenkomt met de werkelijke temperatuur dan de temperatuur van het zwarte lichaam.