شرکت مهندسی دقت آزمای کارا

ارائه خدمات کالیبراسیون و اعتبارسنجی

تابش جسم سیاه

تابش جسم سیاه (بلک بادی)

قوانین مربوط به حرکت و جاذبه زمین زمین نیوتن، قوانین پایستگی انرژی و تکانه، قوانین ترمودینامیک و قوانین ماکسول برای الکتریسیته و مغناطیس، همگی بطور کم یا زیاد، در پایان قرن 19 میلادی به نتیجه رسیده و کامل شدند. در حقیقت این معادلات جهانی را برای ما ترسیم می کردند که در آن اجسام بر اساس زمان و فضای مطلق و با قابلیت پیش بینی در حال حرکت و جابجایی بودند.از این قوانین جهت خلق ماشین هایی استفاده شد که در نهایت سبب ایجاد دو موج انقلابی در صنعت شدند. موج اول ماشینی که بوسیله بخار در حرکت بود و دومی آنکه با استفاده از جریان الکتریسیته کار می کرد. این قوانین قادر بودند فضاپیمایی را با درستی موقعیت بسیار بالا به انتهای منظومه شمسی ارسال کنند. این قوانین از لحاظ معادلات ریاضی بکار رفته به اندازه ای مستحکم و بی نقص می نمودند که هیچ قانونی به قانون دیگر تجاوز نکرده و دیگری را نقض نمی کرد. واقعیاتی که تا درجه بالایی از درستی و بوسیله انجام آزمایشات زیاد حاصل شده بودند.                          

Black-Body-Radiation

در پایان قرن 19 میلادی ،فیزیک به ظاهر در قله خود بسر می برد. به گونه ای که گزارشاتی در خصوص اظهار نظرهایی نظیر؛

” در حال حاضر هیچ چیز جدیدی برای کشف در فیزیک وجود ندارد. همه آنچه باقی مانده فقط اندازه گیری های دقیق و دقیق تر است”

نیز به گوش میرسید. این جملات به استناد مدارک موجود از مجمع بریتانیانی پیشرفت علم در سال 1900 میلادی، به لرد کلوین (1907-1824)  نسبت داده می شود. آلبرت مایکلسون (1931-1852) دانشمند آلمانی-آمریکایی هم عقیده ای مشابه آنچه گفته شد داشته است. البته گفته می شود که او این ایده را از کلوین گرفته است اما شواهدی کمی برای اثبات این ادعا در دسترس می باشد.

با ورود به قرن جدید مشخص شد کلوین نگفته بود که فیزیک به اتمام رسیده است. در حقیقت منظور او کاملا مخالف این مطلب بود. دو ابر، فضای آسمان فیزیک قرن 19 را اشغال کرده بود:

زیبایی و وضوح تئوری دینامیک، که گرما و نور را حالتی از حرکت و جابجایی معرفی می کرد، در حال حاضر بوسیله دو ابر در ابهام بسر می برد:

1-اولین چیزی که به استناد خاصیت موجی نور موجودیت می یافت و بوسیله فرنل و دکتر توماس یانگ مطرح گردید این سوال را پدید آورد که زمین چگونه می تواند از درون یک ماده کشسان، که در حقیقت اتر درخشان نامیده می شد، حرکت کند؟

2- ابهام دوم در خصوص رویکرد ماکسول-بولتزمن، با در نظر گرفتن تقسیم بندی و محدودکردن انرژی، بود.

کلوین به تشریح دو سوال، مرتبط با فیزیک زمانه خودش، پرداخت. سوالاتی که از نظر فنی بسیار پیچیده بودند به نحوی که نمی توان آنها را برای شخص عادی توضیح داد مگر اینکه مطالعاتی در خصوص فیزیک داشته باشد. اولی به بحث اتر درخشان که حالا دیگر بی اعتبار شده بود رجوع می کرد؛ و اما دومی عدم تونایی تئوری الکترمغناطیس در پیش بینی صحیح ویژگی های تابش دمایی را تشریح می نمود.

اساسا مبحث اول به این شکل است: نور یک موج است، نور برای انتشار به محیط انتشار نیاز دارد، این محیط به اتر درخشان معروف است، این محیط می باید به شدت سفت و صلب باشد (زیرا نور با سرعت بسیار بالا جابجا می شود) و همچنین به شدت رقیق باشد (زیرا نمی توانیم رد جابجا شدن نور را تشخیص بدهیم). فیزیک قرن 19 نمی توانست جوابی برای این مو ضوعات پیدا کند، بنابراین فیزیک در آن زمان به مخاطره افتاد.

پرتوی نوری که این ابر تیره را پراکنده کرد تئوری نسبیت بود که بوسیله آلبرت انیشتین مطرح شد. مطلبی که بوسیله این تئوری آشکار شد این حقیقت بود که بطور کلی اتری وجود ندارد، فضای مطلقی وجود ندارد، زمان مطلق بی معنی است، جرم پایسته نیست، انرژی پایسته نیست و در نهایت هیچ چیزی سریع تر از نور جابجا نمی شود. در حقیقت این تئوری انقلابی بزرگ در فیزیک بود.

و اما دومین ابر تاریک که بوسیله کلوین مطرح شده بود و کلوین از آن به دکترین ماکسول-بولتزمن یاد می کرد منجر به پیدایش مکانیک کواتنتوم- انقلابی ترین تئوری کل تاریخ فیزیک شد. حقایق اصلی که در این تئوری مطرح می شود این است که در واقع همه چیز بطور همزمان دارای خاصیت موجی و ذره ای است و در عین حال هیچ چیزی نمی تواند بطور قطع و مطلق قابل پیش بینی باشد.

پیدایش این دو تئوری انقلابی فیزیک را به دو قلمرو تقسیم بندی کرد. به تمامی تئوری هایی که پیش از خلق این دو تئوری، بسط و نشر یافته اند فیزیک کلاسیک گفته می شود. همچنین به تمامی تئوری هایی که از اصول اولیه تئوری های نسبیت و مکانیک کوانتوم بهره گرفته اند فیزیک مدرن گفته می شود. واژه مدرن به این دلیل انتخاب شد که پایه و اساس این نظریه ها در سه دهه اول قرن 20 میلادی بنیان گذاشته شد. فن آوری های جدیدی از قبیل نورهای الکتریکی، توسترها، یخچال ها، ماشین های دوخت، رادیو ها، تلفن ها، فیلم ها، دستگاه های ضبط صوت، هواپیماها، اتوموبیل ها، متروها، آسانسورها، آسمان خراش ها، نایلون، سلولوئید و غیره، شروع به پیدایش و موجودیت کردند. اوایل قرن 20 میلادی مملو از ایده ها و اختراعات انقلابی است. اختراعاتی که تصور زندگی بدون آن ها در حال حاضر غیر ممکن است. در حقیقت فیزیک مدرن فقط یک وجه از آغاز مدرنیته می باشد.

 
Albert_Abraham_Michelson
Lord_Kelvin
Einstein

ناکامی های فیزیک کلاسیک

حاشیه های فرسوده بر پرده فیزیک کلاسیک منجر به پیدایش فیزیک مدرن گردید:

نسبیت

  • عدم وجود حرکت مشهود در داخل اتر
  • تغییر جهت خط الراس عطارد

مکانیک کوانتوم

  • تابش جسم سیاه و فاجعه فرابنفش
  • اثر فوتوالکتریک
  • طیف گسسته اتمی و مسئله مدیریت اتم ها برای موجودیت
  • فروپاشی رادیو اکتیو

آنچه در خصوص تابش جسم سیاه میدانیم

  • شکل توضیع
  • تغییرات قله نمودار بر اساس قانون وین
  • مجموع توان خروجی که بر اساس قانون استفان-بولتزمن بیان می شود
blackbody-radiation-chart

جان استرات، لرد ریلی و جیمز جینز ، فاجعه فرابنفش

جسم سیاه در واقع جسم ایده عالیست که تمامی فرکانس ها را جذب و سپس گسیل می کند.از فیزیک کلاسیک می توان برای بیان معادله ای که شدت تابش جسم سیاه را به عنوان تابعی از فرکانس و در یک دمای ثابت تشریح می کند، استفاده نمود.اگرچه قانون ریلی-جیمز برای فرکانس های پایین بخوبی صدق می کند اما در فرکانس های بالاتر بصورت تابع ƒ² اختلاف پیدا می کند،این اختلاف و واگرایی برای فرکانس های بالا به فاجعه فرابنفش مشهور می باشد.

ویلهم وین، فاجعه فرو سرخ

در سال 1896 میلادی قانون توضیع تابش جدیدی را ارائه کرد. پلانک، که در زمان انجام این پروسه همکار وین بود، بعدها، در سال 1900 میلادی، تئوری کوانتوم را بر این اساس پایه گذاری کرد که قانون وین اگر چه برای فرکانس های بالا درست عمل می کند اما در مورد فرکانس های پایین کاملا شکست خورده و ناکارآمد است.

انرژی کوانتیده است

ماکس پلانک (1947-1858) ،آلمان. قانون توضیع انرژی در طیف نرمال:

گزاره پیش فرض…                               E = hf

 

و همچنین(از فرمول انیشتین داریم)                p = h/ λ                                                   

حال می خواهیم معادله طیف جسم سیاه را استخراج کنیم.

قانون پلانک شامل فرمولی است که تابش طیفی یک جسم در دمای معین را بر اساس تابعی از فرکانس(L f) و یا تابعی از طول موج(L λ) بیان می کند. فرمول مذکور دارای واحدی بر حسب توان بر استرادیان در سطح مقطع در فرکانس و یا توان بر استرادیان در سطح مقطع در متر(طول موج)، می باشد. 

  وقتی که این توابع در مجموع زاویه فضایی یک گوی( 4 استرادیان) ضرب شوند، به فرمول تابش طیفی (Ef or Eλ) دست پیدا می کنیم. این توابع دارای یکاهایی برحسب توان بر سطح مقطع در فرکانس و یا توان بر سطح مقطع در متر (طول موج)، می باشند:

اگر از دو طرف معادله فوق در بازه صفر تا بینهایت انتگرال گیری کنیم، نتیجه آن فرمول تابش و یا توان بر مساحت سطح مقطع است:

جواب معادله فوق برابر است با :

به مجموع جملات کسر ضرب شده در دما، ثابت استفان گفته می شود.

با جایگزینی این ثابت در فرمول اصلی و ضرب مساحت سطح مقطع در دو طرف معادله، به معادله قانون استفان-بولتزمن می رسیم:

از معادله قانون پلانک بر حسب طول موج مشق گیری می کنیم تا ماکزیمم نقطه طول موج،به عنوان تابعی از دما، معین شود.

از حل معادله فوق داریم:

جاییکه  از حل معادله غیر جبری زیر بدست می آید:

x = 4.965114231744276303698759131322893944055584986797250972814…

از ترکیب تمامی این ثابت ها در ثابت وین داریم:

و در نهایت قانون جابجایی وین که به شرح زیر است:

علاوه بر این ،لازم است تا Un (انرژی کل تابشی از جسم سیاه)به عنوان کمیت پیوسته ای که بطور نا محدود تفکیک پذیر می باشد،تفسیر نگردد. بلکه می باید آنرا کمیت گسسته ای از مقداری صحیح که خود شامل قسمت های متناهی برابر است، تعریف نمود. 

 

قانونی که در مورد دمای موثر بحث می کند. هیچ شیئی طیف تابشی جسم سیاه را بطور کامل و بی نقص گسیل نمی کند. همواره تغییراتی در منحنی تابش حاصل از تئوری  وجود خواهد داشت.مساحت زیر منحنی شدت طول موج برای منبع موجود تابش را برابر با مساحت زیر منحنی شدت طول موج برای جسم سیاه ایده آل قرار داده و معادله را برای بدست آوردن دمای مربوطه حل کنید. دمای موثر یک شیئ برابر است با دمای جسم سیاه ایده آل که انرژی را هم مرتبه شیئ موجود تابش می کند. قسمت های مختلف خورشید هم دارای دماهای متفاوتی هستند. از ترکیب آن ها ، دمای موثر خورشید برابر با 5778

خانم ها و آقایان،آکادمی سلطنتی علوم تصمیم گرفته است ، جایزه نوبل فیزیک را در سال 1918 ، به دکتر ماکس پلانک،پروفسور در دانشگاه برلین ، برای کار ایشان در زمینه تثبیت و گسترش تئوری کوانتای اولیه ، تقدیم کند. از زمانی که کیرشهف به ما این مژده را داد که ” شدت تابش از یک جسم سیاه تنها به طول موج تابش و دمای جسم تابش کننده بستگی دارد “، پیش بینی تئوریکال رفتار تابشی، منشا پدید آمدن بسیاری از کشف های نوآورانه شده است. در اینجا ذکر این نکته را لازم میدانم که به اصل دوپلر اشاره کنم که باعث تغییر برداشت ما از طبیعت نور گردید بطوریکه در حال حاضر در تئوری الکترومغناطیسی نور که بوسیله مرد بزرگ علم ، ماکسول ، فرمول نویسی گردید و الهام گیری از قانون استفان بوسیله بولتزمن و در نهایت قانون تابش وین ، اثرات آنرا مشاهده می کنیم.همانطور که از قبل هم مشخص بود،این موضوع نمی توانست دقیقا با واقعیت تطابق داشته باشد،اما در واقع یک ترجیح بود، همانند آن قانون تابشی که توسط لرد ریلی مطرح گردید، در حقیقت پلانک به جستجوی مورد خاصی از قانون کلی تابش پرداخت و در نهایت در سال 1900 ، فرمول ریاضی برای آن نوشت و تئوری خودرا بر طبق همین فرمول ها بسط داد.فرمول شامل دو ثابت بود، اولی عدد مولکول های موجود در یک گرم مولکول از ماده را معرفی می نمود. پلانک همچنین اولین شخصی است که از طریق رابطه ای که ارائه داد،موفق به محاسبه بسیار دقیق عددی ثابت معروف به عدد آووگادرو گردید.ثابت دوم،ثابت پلانک بود، که پس از مطرح کردن آن توسط ایشان مشخص گردید که شاید اهمیتی بیشتر از ثابت اول نیز دارد. رابطه  ، جاییکه  فرکانس لرزش تابش می باشد،در واقع کوچک ترین مقدار گرمایی می باشد که در فرکانس لرزشی  قابل تابش می باشد.این نتیجه گیری تئوریکال بطور کاملا صریح در مقابل برداشت اولیه ما از پدیده تابش قرار می گیرد.اما نتایج تجربی بدست آمده بعدی، موجب پذیرش همگانی تئوری تابش پلانک گردید.

 

کلوین بدست می آید.

 

سخنرانی دکتر اکستراند، رئیس آکادمی سلطنتی علوم سوئد در هنگام معرفی برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 1918 میلادی.

 

با بهره گیری از مکانیک استاتیک، پلانک موفق به استخراج معادله ای شبیه به معادله ریلی – جینز گردید، اما با اضافه نمودن پارامتری تنظیم کننده به آن،پارامتر . پلانک دریافت که برای مقدار  ، داده ناشی از تجربه، قابل بازآوری است. با همه این تفسیر، پلانک قادر به ارائه توجیهی برای فرض خود مبنی بر کوانتیده بودن انرژی نبود. فیزیکدان ها ایده اورا در خصوص کوانتیده بودن انرژی جدی نگرفتند، تا زمانیکه انیشتین برای توضیح اثر فوتوالکتریک،متوسل به همان فرضی شد که چندی پیش پلانک آنرا مطرح کرده بود.

 

103,404 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • HijameLuh
    آوریل 10, 2025 در t 10:42 ق.ظ
    Permalink

    На сайте https://pilmi.ru вы найдете огромное количество фильмов самых разных жанров, включая комедии, мелодрамы, драмы, романтические. Для того чтобы подыскать наиболее подходящий вариант, нужно воспользоваться специальным каталогом. Вашему вниманию представлены и ожидаемые любопытные новинки этого года, которые произведут эффект. Все это можно просматривать в любое время и на различных устройствах. Прямо сейчас воспользуйтесь возможностью посмотреть азиатское кино. Используйте поиск для облегчения выбора.

  • HelenRousy
    آوریل 10, 2025 در t 10:49 ق.ظ
    Permalink

    Эта статья сочетает в себе как полезные, так и интересные сведения, которые обогатят ваше понимание насущных тем. Мы предлагаем практические советы и рекомендации, которые легко внедрить в повседневную жизнь. Узнайте, как улучшить свои навыки и обогатить свой опыт с помощью простых, но эффективных решений.
    Детальнее – https://orahavah.org/peace-project-orlando

  • Marioduasy
    آوریل 10, 2025 در t 10:56 ق.ظ
    Permalink

    Drinks delivery предоставляет большой выбор алкогольных напитков и доступные цены. Наш основной приоритет – это качество. Заботимся о своей репутации. Продаем только то, в чем уверены. С нами вы необходимый товар легко подберете. Ищете delivery drinks dubai? Deliverydubaidrinks.com – здесь есть абсент, ликер, вино, коньяк, ром, водка, джин, виски, бризер, текила, шампанское и пиво. Выполняем оперативную доставку алкоголя. Мы любим свое дело и всегда прислушиваемся к желаниям покупателей. На любой вопрос мы ответим и выбрать для вас подходящие напитки поможем.

  • Josephlip
    آوریل 10, 2025 در t 11:41 ق.ظ
    Permalink

    Эта статья предлагает уникальную подборку занимательных фактов и необычных историй, которые вы, возможно, не знали. Мы постараемся вдохновить ваше воображение и разнообразить ваш кругозор, погружая вас в мир, полный интересных открытий. Читайте и открывайте для себя новое!
    Детальнее – https://naavacleaningservices.com/the-secret-of-your-apartment-cleaning

  • Dorenetwery
    آوریل 10, 2025 در t 11:48 ق.ظ
    Permalink

    Этот обзорный материал предоставляет информационно насыщенные данные, касающиеся актуальных тем. Мы стремимся сделать информацию доступной и структурированной, чтобы читатели могли легко ориентироваться в наших выводах. Познайте новое с нашим обзором!
    Получить дополнительные сведения – https://homeidealist.gorenje.ru/pumpkin_pancakes

  • HelenRousy
    آوریل 10, 2025 در t 12:19 ب.ظ
    Permalink

    Эта разъяснительная статья содержит простые и доступные разъяснения по актуальным вопросам. Мы стремимся сделать информацию понятной для широкой аудитории, чтобы каждый смог разобраться в предмете и извлечь из него максимум пользы.
    Узнать больше – https://fv-wolkenburg.de/fvwerste-punktet-im-abstiegskampf-dreifach

  • Ceceliasaf
    آوریل 10, 2025 در t 1:09 ب.ظ
    Permalink

    Этот обзорный материал предоставляет информационно насыщенные данные, касающиеся актуальных тем. Мы стремимся сделать информацию доступной и структурированной, чтобы читатели могли легко ориентироваться в наших выводах. Познайте новое с нашим обзором!
    Получить дополнительную информацию – https://rogostelecom.com.br/voce-sabia-que-o-bndes-apoia-as-cidades-brasileiras-a-se-transformarem-em-uma-cidade-inteligente

  • Josephlip
    آوریل 10, 2025 در t 1:18 ب.ظ
    Permalink

    Этот информативный материал предлагает содержательную информацию по множеству задач и вопросов. Мы призываем вас исследовать различные идеи и факты, обобщая их для более глубокого понимания. Наша цель — сделать обучение доступным и увлекательным.
    Подробнее можно узнать тут – https://an-ve.co.uk/post-28-1

  • Dorenetwery
    آوریل 10, 2025 در t 1:22 ب.ظ
    Permalink

    Эта статья сочетает познавательный и занимательный контент, что делает ее идеальной для любителей глубоких исследований. Мы рассмотрим увлекательные аспекты различных тем и предоставим вам новые знания, которые могут оказаться полезными в будущем.
    Углубиться в тему – https://hutex.co.kr/be-my-guest-concert

  • Paulinavar
    آوریل 10, 2025 در t 1:32 ب.ظ
    Permalink

    Этот интересный отчет представляет собой сборник полезных фактов, касающихся актуальных тем. Мы проанализируем данные, чтобы вы могли сделать обоснованные выводы. Читайте, чтобы узнать больше о последних трендах и значимых событиях!
    Углубиться в тему – https://donegalmammy.com/family-days-out-for-donegal-mammy

  • RichardOwela
    آوریل 10, 2025 در t 1:53 ب.ظ
    Permalink

    Strips, profiles and drivingnewsusa.com seals for sealing rooms or spaces in devices and equipment.

  • CharlesVusly
    آوریل 10, 2025 در t 1:58 ب.ظ
    Permalink

    This product is a transparent ecobuildit.com film with printed letters and numbers.

  • Ceceliasaf
    آوریل 10, 2025 در t 3:21 ب.ظ
    Permalink

    Эта познавательная публикация погружает вас в море интересного контента, который быстро захватит ваше внимание. Мы рассмотрим важные аспекты темы и предоставим вам уникальныеInsights и полезные сведения для дальнейшего изучения.
    Узнать больше – https://mcpakistan.com/education-reference/top-10-must-read-ebooks-finding-for-personal-growth

  • SogiphClaig
    آوریل 10, 2025 در t 3:38 ب.ظ
    Permalink

    Арчибальд – академия, которая обучением груминга занимается. У вас есть возможность свои навыки совершенствовать до бесконечности на живых моделях. Преподаватели отвечают на все вопросы. Дарим видеолекции, методические материалы и учебники. Погрузитесь в атмосферу, с которой не захочется расставаться. Ищете курсы груминга для начинающих в москве? Grooming-dream.ru – здесь представлены реальные отзывы клиентов. Мы лучших груминг-специалистов выпускаем. Предлагаем инструменты в период обучения. Если хотите освоить новую профессию, «Арчибальд» будет самым подходящим для вас местом.

  • Robertfah
    آوریل 10, 2025 در t 4:42 ب.ظ
    Permalink

    Доброго!
    Когда болит ухо, что делать, если боль проходит, но иногда возвращается? Если боль в ухе периодически возвращается, это может свидетельствовать о хроническом воспалении или инфекции. В таком случае необходимо пройти обследование у врача, чтобы выяснить причину и получить соответствующее лечение. Врач может назначить курс антибиотиков или противовоспалительных препаратов, а также рекомендовать капли для уха. Также могут быть предложены методы физиотерапии для улучшения кровообращения и ускорения восстановления. Своевременное лечение поможет предотвратить рецидивы и улучшить состояние слуха.
    Больше информации на сайте – https://konsmediic.ru
    ферменты для пищеварения, яшина анастасия викторовна эндокринолог, надежда клиника гинеколог
    першение в горле и сухой кашель причины у взрослого без температуры чем лечить, цверкунова татьяна геннадьевна гинеколог отзывы, аллергия на коже фото
    Удачи!

  • muzetdew
    آوریل 10, 2025 در t 5:52 ب.ظ
    Permalink

    Delivery-dubai.com большой ассортимент любых видов алкоголя предлагает. На портале есть возможность в каталоге с ценами ознакомиться с имеющейся продукцией. Это позволит спокойно выбрать подходящий под ваш повод напиток. Выполняем быструю доставку алкоголя. В числе наших клиентов будем рады вас видеть! Ищете доставка алкоголя в дубае? Delivery-dubai.com – тут широкий выбор алкоголя представлен. Вы отыщите для себя все то, что принести удовольствие может. Предлагаем товары исключительного качества. Для заказа нам в мессенджеры: Telegram, WhatsApp пишите.

  • JimmieAnino
    آوریل 10, 2025 در t 6:30 ب.ظ
    Permalink

    Привет всем!
    Если болит ухо, что делать, если боль в ухе появляется после долгого разговора по телефону? Боль в ухе после длительного разговора по телефону может быть связана с перенапряжением слухового аппарата. В таком случае нужно сделать перерыв в использовании телефона и проконсультироваться с врачом, чтобы исключить воспаление или повреждение. Врач может назначить противовоспалительные препараты или капли для ушей. Важно следить за временем использования телефона, чтобы не перенапрягать слуховой аппарат. Если боль не проходит, нужно пройти дополнительное обследование.
    Больше информации на сайте – https://ovrachahl.ru/
    лучше платно или по полису, шум в голове и ушах причины у женщин, как вылечить быстро насморк у взрослого текут сопли
    эндокринологи в воронеже, головокружение и шум в ушах причины у мужчин, родинка чешется и болит
    Удачи!

  • Best fantasy betting website in India
    آوریل 10, 2025 در t 6:58 ب.ظ
    Permalink

    I don’t even know the way I finished up here, however I
    assumed this submit was once great. I don’t recognize who you are but certainly you are going
    to a famous blogger in the event you aren’t already.
    Cheers!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.