瑞利-金斯定律

瑞利-金斯定律，是物理學用來描述光譜熱輻射（通常稱為黑體輻射）的定律。此方法由物理學家瑞利於1900年提出，適用於低頻區域的近似解。

定律
瑞利-金斯定律提出黑體發出的輻射中，黑體溫度與輻射波長的關係為：

:I({\lambda, T)}= \frac{2 ckT}{\lambda^4}

其中

:*I(\lambda, T) 是每單位立體角、每單位波長的輻射強度，單位為 W m-3 sr-1 。
:*\lambda 是輻射波長，單位為 m 。
:*T 是黑體的溫度，單位為 K 。
:*c 是真空中的光速。
:*k 是波茲曼常數。

此公式的另一個形式是以輻射的頻率表示：

:I(\nu, T)= \frac{2 \nu^2 k T}{c^2}

其中

:*I(\nu, T) 是每單位立體角、每單位頻率的輻射強度，單位為 W m-2 sr-1 Hz-1 。
:*\nu 是輻射頻率，單位為 Hz 。
:*T 是黑體的溫度，單位為 K 。
:*c 是真空中的光速。
:*k 是波茲曼常數。

與普朗克黑體輻射定律的關係
、普朗克定律，這三種定律的理論結果的比較。黑體溫度是8 mK 。]]

瑞利-金斯定律在波长较长时与实验相符。但是，在波长较短时，輻射強度趋向于无穷大，这于实验数据相违背。1911年，奧地利物理學家埃倫費斯特用「紫外災變」來形容古典理論的困境。1900年，馬克斯·普朗克提出的普朗克黑體輻射定律，則在全部波長的範圍皆有效。普朗克黑體輻射定律形式如下：

: I(\nu, T)=\frac{2 h \nu^3}{c^2} \frac{1}{e^{\frac{h \nu}{kT}}-1}

當 h\nu \ll kT ，則有

: e^{\frac{h \nu}{kT}} \approx 1+ \frac{h \nu}{kT}

所以

:I(\nu,T) = \frac{2 h\nu^3}{c^2}\frac{1}{e^\frac{h\nu}{kT} - 1} \approx \frac{2 h\nu^3}{c^2} \cdot \frac{k T}{h\nu} = \frac{2 \nu^2 k T}{c^2}

普朗克黑體輻射定律就能退化為瑞利-金斯定律。

參見
*黑體輻射
*維恩近似
*普朗克黑體輻射定律