2. Temperaturstrahlung

Graue und farbige Strahler     (2/2)

Glühlampen

Strahler für sichtbares Licht, deren Spektren recht gut dem Planckschen Strahlungsgesetz entsprechen, sind die - heute durch energiesparende LED-Lampen weitgehend verdrängten - Glühlampen. Dies verwundert zunächst, da der Emissionsgrad des Wolfram-Glühfadens wie bei allen polierten Metallen sehr klein ist.

Der Emissionsgrad von Wolfram ist von der Temperatur abhängig. Sein Wert beträgt etwa 0,03 bei 25°C (oder 300K), wächst auf ca. 0,46 bei 2000°C (oder 1700 K) und fällt auf ca. 0,45 bei 2800°C (oder 2500 K). Er hängt darüber hinaus deutlich von der Wellenlänge ab, wie die folgende Grafik zeigt.

Emissionsgrad von Wolfram in Abhängigkeit von der Wellenlänge bei mehreren Temperaturen.
Daten: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 60. Auflage, S. E-381.

Die wahre Temperatur des Glühfadens einer eingeschalteten Glühlampe ist etwa 2400 K, Halogenlampen werden bei etwa 2700 K betrieben. Höhere Temperaturen ergäben mehr Licht, jedoch brennen Glühfäden durch, wenn man der Schmelztemperatur des Wolfram bei etwa 3700 K zu nahe kommt: der Glühfaden verdampft dann recht schnell. Manche Lampen für große Helligkeit werden mit 3400 K betrieben, ihre Lebensdauer ist dann nicht länger als etwa zwei Stunden.

Wegen $\epsilon <1$ ist die Strahlungstemperatur einer Glühlampe kleiner als die wahre Temperatur. Neben dem $\epsilon$ tragen auch die Reflexionsverluste von ca. 8% am Glaskörper der Lampe hierzu bei. Die Strahlungstemperatur wird oft auch als schwarze Temperatur bezeichnet, da das Objekt als schwarzer Körper mit dieser Temperatur strahlen würde.

Nicht die Helligkeit, aber die Form des Spektrums kann mit dem Planckschen Strahlungsgesetz sehr gut beschrieben werden. Die Form bestimmt den Farbeindruck des Lichts, weshalb man die aus der spektralen Form resultierende Temperatur als Farbtemperatur bezeichnet. Die Farbtemperatur stimmt mit der wahren Temperatur erheblich besser überein als die schwarze Temperatur, wie die folgende Tabelle zeigt.