维恩位移定律是针对黑体来说的,说明了黑体越热,其辐射谱光谱辐射力(即某一频率的光辐射能量的能力)的最大值所对应的波长越短,而除了绝对零度外其他的任何温度下物体辐射的光的频率都是从零到无穷的,只是各个不同的温度对应的“波长-能量”图形不同,而实际物体都是黑体乘以黑度所对应的灰体所对应的理想情况 譬如在宇宙中,不同恒星随表面温度的不同会显示出不同的颜色,温度较高的显蓝色,次之显白色,濒临燃尽而膨胀的红巨星表面温度只有2000-3000K,因而显红色(可见光颜色按波长从长到短排序依次为红>橙>黄>绿>青>蓝>紫)。太阳的表面温度是5778K,根据维恩位移定律计算得的峰值辐射波长则为502nm,这近似处于可见光光谱范围的中点,为绿色光(整个太阳光光谱完整覆盖且超出了可见光光谱范围,使得太阳光在没有大气的情况下呈白色。至于人们在地上所看见的红日、蓝天等现象,都是由于大气层气体分子对短波长光线作瑞利散射(Rayleigh scattering)的结果)。但实际我们看到的太阳是黄光的,这和各个波长成分的光所做出的贡献有关。

与太阳表面相比,通电的白炽灯的温度要低数千度,所以白炽灯的辐射光谱偏橙。至于处于“红热”状态的电炉丝等物体,温度要更低,所以更加显红色。温度再下降,辐射波长便超出了可见光范围,进入红外区,譬如人体释放的辐射就主要是红外线,军事上使用的红外线夜视仪就是通过探测这种红外线来进行“夜视”的。

本定律由德国物理学家威廉·维恩(Wilhelm Wien)于1893年通过对实验数据的经验总结提出。

用f表示频率,单位赫兹,则维恩位移定律可表示为以下频率形式

是数值求解最大值方程得到的常数;k为玻尔兹曼常数,h为普朗克常数,T为绝对温度(单位开尔文)

需要注意的是,以上频率形式中的辐射能流密度定义为“通过单位面积、单位宽度的频率带在单位时间中辐射出的能量”,而波长形式的辐射能流密度则定义为“通过单位面积、单位宽度的波长范围在单位时间中辐射出的能量”,因此fmax和λmax对应的并不是同一个辐射峰。所以fmax和波长形式中的λmax不满足频率×波长=波速的关系式,即:

其中c表示光速。

虽然威廉·维恩提出本定律的时间是在普朗克黑体辐射定律出现之前的1893年,且过程完全基于对实验数据的经验总结,但可以证明,本定律是更为广义的普朗克黑体辐射定律的一个直接推论。

根据普朗克定律,以波长为自变量的黑体辐射能流密度谱为:

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