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其中T是物体的温度，用开尔文为单位（开尔文与摄氏度转换的关系是：开尔文=摄氏度+273℃。所以冰水混合物在大气压下的温度为273开尔文），b是维恩位移常数，约为2.9×10-3开尔文米（K·m）。对于一个1000℃的黑体，它发出的光最强的成分波长为2.9×10-6m，也即2.9μm，处于红外光波段。在可见光波段（390～790nm），它只有波长靠近红端的部分比较强，其他波长比较弱，所以1000℃的黑体看起来显红色。当然，一般发光体不能满足理想中黑体的条件，它们不可能吸收所有入射的电磁波，也很少与周围的环境达到热平衡（比如室温是27℃，而发光的白炽灯则很显然要热得多）。这样它们的光谱与相同温度的黑体光谱就会有所差别，其最强成分的波长与维恩定律所给出的也会略有不同，但是我们可以用黑体辐射作为近似，能得到对其温度的一个非常靠谱的估计。
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当年维恩先生是通过分析很多不同温度的发光物体的光谱总结出来的这么一个经验规律，非常好用，但是却说不出一个所以然来。直到19世纪末、20世纪初，大师普朗克先生用光子的思想写下了描述黑体光谱在任意波长上的强度与温度的关系，维恩位移定律背后的奥秘才得以解开。我们将在后面的内容中进一步地讨论这个问题。
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我们知道了可以通过测量光谱来判断温度，但是怎么做这个测量呢？光谱仪听起来是一个非常高科技的东西啊！其实不然。用两三样简单的材料就能做一个物美价廉的光谱仪，我们甚至可以用它来测量遥不可及的太阳的温度！
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动手实践
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要分析一束光中的各种波长成分，就需要用一个东西把各种颜色的光散开，想必你的脑海里出现了牛顿先生用一块三棱镜把太阳光分成彩虹状的图景。三棱镜的确是一种选择，但是它的分光能力不强，更好的选择是用光栅。光栅大伙都见过，在前面全息照相的章节中我们也附带提到过它，但是这一章它荣升为了主角。常见的CD就是一张线距1.6µm，相当于每毫米刻600条痕（通称为600线/mm）的反射式光栅。图14.1展示了日光灯管通过这个光栅反射以后，各种波长的光被散开的情景。
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图14.1 CD的光栅效果
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但是，由于CD上的刻痕是一组同心圆，它把物体的光线分开的同时也会形成一些扭曲，使得光谱分析变得复杂，所以最好是用直线型的光栅。幸运的是，我们从网上能很便宜地买到一种叫作“烟花眼镜”或者“彩虹眼镜”的东西，如图14.2（A）所示，透过它，我们能看到五彩缤纷的世界，如图14.2（B）所示。实际上，这种眼镜的镜片就是一块透射式全息光栅（用拍摄全息照片的方式制作的光栅），其对不同颜色的光的扩散能力大约相当于250线/mm的直线型光栅。普通直线型光栅只会在垂直于直线的方向衍射光线，而烟花眼镜中的全息光栅向上下左右4个方向衍射光线。对于本章的制作，我们只需要关注其中某一个方向的衍射即可。
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图14.2 （A）便宜的烟花眼镜；（B）透过烟花眼镜看到五彩缤纷的世界
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光谱仪的制作是非常简单的[1]，其原理如图14.3所示。找来一个边长20cm左右的纸盒子，在盒子的一端开一道狭缝，在与之相对的面剪开纸盒，装入光栅即可。这样从狭缝进入纸盒中的光线经过光栅产生一级、二级、三级……衍射。图14.3中光栅没有和狭缝正对，而是在它的对角上，是为了让通过狭缝的光照射到光栅上时具有一定的倾角，从而覆盖光栅上更多的条纹，增加光谱的分辨率。不过对于我们的山寨光谱仪，这种影响是非常微小的，所以光栅的位置可以左右移动。至于为什么要用狭缝，等我们看到光谱图就会明白了。
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图14.3 光谱仪原理图
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按照这个原理图，做成的实物如图14.4所示，其中狭缝由两片锋利的刀片靠在一起组成。你可以尽量让它们靠近，但是不能密不透光。图14.4（B）中的狭缝宽度约为0.2mm。
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图14.4 （A）光谱仪的整体构造；（B）狭缝由两片刀片组成，缝宽0.2mm
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然后将盒子盖上，并把除了狭缝与光栅出口以外，其他漏光的缝隙都用铝箔纸或其他不透光的纸封好，这样光谱仪就做成了。然后我们可以把它的狭缝对准一根日光灯管（或节能灯泡），人眼透过光栅的出口观看，就会看到如图14.5所示的美景。
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图14.5 透过光栅出口看到的美景
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使用Microsoft Office软件对图14.5进行一些剪裁和旋转，我们可以得到一张非常漂亮的节能灯的光谱图（见图14.6）。你可以看到节能灯的白光实际上是由几种颜色很单一的光波组成的，有蓝光、绿光、红光，这3种颜色（或称为三原色）强度相当时，合在一起我们的眼睛就会认为是白色的。
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图14.6 节能灯泡的光谱
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