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.

 

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.

 

100,085 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • می 3, 2025 در t 6:43 ب.ظ
    Permalink

    از طریق تکنولوژی های جدید و استانداردهای بهینه سازی شده و استفاده از داده ها و ابزارهای انتقالی، می توان کابینت های ایمنی بیولوژیکی در شرکت مهندسی دقت آزمایشگاه طراحی کرد. در این کار، می توان استفاده از تکنولوژی های مثل یادگیری ماشین و بازی رایانه قرار داد تا سوابق و داده های گیاه و حیوانات را به صورت بشریت کنند. نقش منحصر بفرد در طراحی کابینت های ایمنی بیولوژیکی جزئیات بیشتری از دلایل امنیت، کیفیت و دقت، استانداردهای و کشورات مختلف و احتیاجات گوناگون از قابل توجه به دست آورده و به ترتیب مطرح ساقط نیستند. در هیچ صورت، ضمن فهرست موضوعات انجمن، این سؤال و بازی به شكل یک سوال استریخته است و بسته در خط مشی کیفیت آزمایشگاه قرارهاده است. https://www.muvizu.com/Profile/esimpp/Latest/

  • می 3, 2025 در t 7:18 ب.ظ
    Permalink

    Looking for steam authenticator? Authenticatorsteamdesktop.com is a third-party free application directly on your computer for generating Steam two-factor authentication codes (2FA). It increases account security, quickly confirms transactions and logins without the need to use a mobile device, and provides protection, as well as convenience. You have the opportunity to download a desktop emulator of the Steam authentication mobile application on the portal, and see the installation instructions and information on how to fully use Steam Desktop Authenticator.

  • می 3, 2025 در t 8:38 ب.ظ
    Permalink

    Если наблюдаются вышеописанные симптомы, немедленное обращение к наркологу позволяет не только устранить острые проявления, но и предотвратить возможное развитие опасных для жизни осложнений, таких как сердечно-сосудистые сбои или нарушения работы центральной нервной системы.
    Выяснить больше – снятие ломок свердловская область

  • می 4, 2025 در t 12:13 ق.ظ
    Permalink

    Looking for fast payouts and fair play? Head to https://giantwins-gb.uk/ today . With over 1,000 games, 24/7 customer support, and seamless GBP transactions, it’s the ultimate destination for UK players.

  • می 4, 2025 در t 12:20 ق.ظ
    Permalink

    یک شرکت مهندسی دقت آزمایشگاه به طور معمول، تابش جسم سیاه را در صنعت دارو تحقیق می کند تا به درک دسترس برسد و میزان آن در محصولات دارویی در حال تولید بررسی شود. تابش جسم سیاه یک یکی از مزایای تحت تاثیر بودن مراحل پردازش دارویی می باشد و به دلیل تولید اکسید های حقوقی، تشکیل از مواد شیمیایی نامعتبر و تولید اکسیدات حمله به فرایند پردازش دارویی و ارزش محصول را نگهدارد. با بررسی تابش جسم سیاه، می توان به دلیل تولید اکسید های حقوقی، محصولات دارویی در حال تولید به معنی بیشتر داشته و به درک دسترس برسد. My new site

  • می 4, 2025 در t 12:27 ق.ظ
    Permalink

    АвтоМастера.нет – сайт, на котором представлена интересная информация. Вы сможете узнать, чип-тюнинг, что это такое. Расскажем, какая лучше трансмиссия. Собрали советы, которые будут полезны при эксплуатации и вождении машины. Разберемся и в том, как датчик кислорода работает. Ищете опель зафира б форум по ремонту? Avtomastera.net – тут автомобильные мастера разъясняют о тонкостях работы с клиентами, машинами, также механизмами. На портале есть удобный поиск, воспользуйтесь им. Руководствуясь нашими советами, вы сможете определить оптимальное время замены масла.

  • می 4, 2025 در t 12:46 ق.ظ
    Permalink

    Ищете быстрый кредит хайфа? Israel-credits.com Даже если вам отказали в банке, у нас вы можете взять без гарантов ссуду. Частный кредит в Хайфе на любые цели – срочно и без переплат. Экспресс-кредит есть возможность оформить под чеки за один день либо без документов. Внебанковские кредиты и микрозаймы с гибкими условиями. Рассчитайте платежи с помощью калькулятора ссуды в Хайфе и получите деньги уже сегодня!

  • می 4, 2025 در t 1:13 ق.ظ
    Permalink

    Портал предлагает изучить самые последние, актуальные новости Кривого Рога, которые помогут вам лучше узнать свой город. Если произошло событие, на ваших глазах что-то случилось, то необходимо сразу же связаться с администрацией с той целью, чтобы новость оказалась в СМИ. Здесь только полезная, ценная и нужная информация, которая будет интересна всем, кто проживает в этом городе. https://100.kr.ua/ – на сайте опубликована любопытная информация, а также то, что произошло час назад. Регулярно здесь публикуются свежие новости, которые помогут разобраться в настоящем.

  • می 4, 2025 در t 2:11 ق.ظ
    Permalink

    Портал rseriali.net имеет удобный плеер, благодаря которому можно смотреть русские сериалы онлайн абсолютно бесплатно. Видео поделены по жанрам, рейтингу, дате выхода, продолжительности, а также стране-производителе. Если вы хотите свое мнение высказать, либо отзывы зрителей узнать, тогда в комментарии заходите. Ищете призрак? Rseriali.net – тут всегда есть возможность смотреть российские фильмы в наилучшем качестве. Мы регулярно пополняем базу, добавляем новые серии и премьеры. Давайте вместе погрузимся в мир невероятного кино!

  • می 4, 2025 در t 2:50 ق.ظ
    Permalink

    Алкогольный запой представляет собой крайне опасное состояние, когда организм переполнен токсинами, а системы внутреннего контроля практически перестают функционировать должным образом. Наркологическая клиника «Трезвая Жизнь» в Екатеринбурге оказывает экстренную помощь при выводе из запоя, используя передовые методы диагностики, детоксикации и поддерживающую терапию. Наша команда опытных врачей-наркологов готова оказать помощь в любое время суток, обеспечивая оперативное вмешательство и строгую анонимность каждого пациента.
    Углубиться в тему – http://vyvod-iz-zapoya-ekb8.ru

  • می 4, 2025 در t 3:22 ق.ظ
    Permalink

    На сайте https://dzen.ru/id/67f248b3c702a272997f30c7 вы найдете полезные, содержательные статьи на тему того, какие сервисы VPN считаются наиболее популярными, надежными и функциональными. Все статьи созданы экспертом в этом направлении, потому на них можно положиться, если выбираете VPN высокого качества. Также имеется информация, которая касается нелегкого выбора относительно бесплатного, платного VPN. Здесь регулярно публикуются свежие, содержательные статьи, которые будут полезны каждому.

  • می 4, 2025 در t 4:16 ق.ظ
    Permalink

    Лечение ломки в клинике «Эдельвейс» проходит по четко отлаженной схеме, которая учитывает индивидуальные особенности каждого пациента. После первоначального осмотра и сбора анамнеза составляется персональный план терапии, цель которого – как можно быстрее снять симптомы ломки и стабилизировать состояние пациента. Ниже приведен поэтапный алгоритм лечения:
    Получить дополнительную информацию – https://snyatie-lomki-ekb8.ru/snyatie-lomki-na-domu-v-ekb/

  • می 4, 2025 در t 5:38 ق.ظ
    Permalink

    Срочный вызов врача на дом необходим при появлении следующих симптомов:
    Выяснить больше – нарколог на дом клиника

  • می 4, 2025 در t 6:27 ق.ظ
    Permalink

    Качественное программное обеспечение необходимо при выполнении ежедневной работы. С той целью, чтобы техника обрадовала долгим сроком службы, следует выбрать программное обеспечение высокого уровня. Оно выполняет различные функции и может представлять собой совокупность файлов, базу данных, документы. https://softportal.com.ua/ – на сайте вы найдете огромное количество новинок софта, которые обязательно пригодятся вам для решения определенных задач. На портале опубликованы интересные обзоры, которые созданы профессионалами в этой сфере.

  • می 4, 2025 در t 7:37 ق.ظ
    Permalink

    Сервис video2dn становится еще больше известным благодаря своей прекрасной функциональности и простоте применения. Он безопасную загрузку видео без угроз для устройства обеспечивает. Более детальную информацию вы отыщите на нашем ресурсе. Посмотрите ответы на интересующие вопросы. https://video2dn.com – тут есть возможность просто произвести скачивание видео с youtube. Video2dn отлично работает на любой платформе, которая есть у вас: планшет, телефон, компьютер. Вам торренты больше не нужны! Интересный контент ждет вас!

  • می 4, 2025 در t 8:23 ق.ظ
    Permalink

    Наркологическая клиника «Эдельвейс» в Екатеринбурге специализируется на оказании оперативной и квалифицированной помощи при снятии ломки. Наши специалисты обладают многолетним опытом работы и применяют современные методики для безопасного и эффективного лечения абстинентного синдрома. Мы работаем круглосуточно, что позволяет оказывать помощь в любое время суток, обеспечивая анонимность и конфиденциальность каждого пациента.
    Узнать больше – снятие ломки свердловская область

  • می 4, 2025 در t 8:39 ق.ظ
    Permalink

    В клинике «Трезвая Жизнь» для эффективного вывода организма из запоя используется комплексный подход, который включает применение различных групп препаратов. Приведенная ниже таблица отражает основные компоненты нашей терапии и их функции:
    Получить дополнительную информацию – вывод из запоя недорого

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.