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.

 

100,108 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • yufazcrymn
    می 10, 2025 در t 6:08 ب.ظ
    Permalink

    Компания «Полиметалл» занимается производством прессов и оборудования. Уделяем большое внимание качеству продукции. При этом цены остаются оптимальными. С радостью необходимую модель поможем подобрать. Наши основные ценности – надежность, инновации и забота о каждом клиенте. Ищете вырубные валковые пресса? Tecamet.ru/pressy/pressy-valkovye – тут есть возможность прессы валковые купить. Приобретая нашу продукцию, можете не сомневаться в ее длительном сроке эксплуатации и работоспособности. Позвоните по нашему номеру, и мы вас профессионально проконсультируем.

  • KennethCip
    می 10, 2025 در t 7:21 ب.ظ
    Permalink

    После поступления звонка врач клиники «Импульс» незамедлительно отправляется на указанный адрес для оказания срочной помощи. Вызов врача на дом включает следующие этапы:
    Подробнее можно узнать тут – нарколог на дом круглосуточно

  • DevonEvelp
    می 10, 2025 در t 7:44 ب.ظ
    Permalink

    1вин промокод — это ваш способ начать игру с преимуществом! Введите рабочий промокод при создании аккаунта и получите привлекательныйhttps://www.foto4u.su/kf/inc/1win_promokod_pri_registracii_bonus_do_200_000_rub.html бонус на первый депозит — до 500% от депозита. Это отличная шанс увеличить стартовый банк и протестировать все разделы платформы: ставки на спорт, казино, слоты и многое другое. Промокод подходит как для пользователей без опыта, так и для профессионалов. Не теряйте шанс — активируйте промокод 1win прямо сейчас и начните выигрывать с наилучшим стартом!

  • pornradar.top
    می 10, 2025 در t 9:05 ب.ظ
    Permalink

    My partner and I stumbled over here by a different page and thought I should check things out.
    I like what I see so now i’m following you. Look forward to finding
    out about your web page yet again.

  • https://www.scga.org/Account/AccessDenied.aspx?URL=https://dekoratorniatv.pl/
    می 11, 2025 در t 1:48 ق.ظ
    Permalink

    Good day! I know this is kinda off topic but I’d figured I’d ask.
    Would you be interested in exchanging links or maybe guest writing a blog post or vice-versa?

    My site addresses a lot of the same topics as yours
    and I believe we could greatly benefit from each other.
    If you are interested feel free to shoot me an e-mail.
    I look forward to hearing from you! Great blog by the way!

  • SeymourJam
    می 11, 2025 در t 1:59 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.
    Выяснить больше – вывод из запоя анонимно в екатеринбурге

  • DevonEvelp
    می 11, 2025 در t 2:02 ق.ظ
    Permalink

    Промокод 1xbet — это отличная возможность получить подарок при вступлении на платформе. Введя уникальный промокод в момент открытия счёта, пользователь получает бонус до 100%. Это могут быть фрибеты или увеличенный лимит на пополнение. http://cleardesign.ru/include/cms/promokod_567.html Активация кода не требует усилий — достаточно ввести промокод и внести депозит. Следите за новыми акциями на сайте 1xBet.

  • thepornbin.top
    می 11, 2025 در t 2:08 ق.ظ
    Permalink

    Thanks for your marvelous posting! I definitely enjoyed reading it,
    you may be a great author.I will ensure that I bookmark your blog and may come back
    later in life. I want to encourage you to ultimately continue your great work, have a nice morning!

  • DwightWaimi
    می 11, 2025 در t 2:08 ق.ظ
    Permalink

    Услуга «Нарколог на дом» в Калининграде предусматривает комплексное лечение запоя, которое начинается с детального осмотра и диагностики состояния пациента. Специалист измеряет жизненно важные показатели, собирает анамнез и оценивает степень алкогольной интоксикации. На основании полученных данных разрабатывается индивидуальный план терапии, включающий медикаментозное лечение с использованием капельничного введения препаратов, а также психологическую поддержку, необходимую для устойчивой реабилитации и предупреждения рецидивов.
    Узнать больше – https://narcolog-na-dom-kaliningrad0.ru/narkolog-na-dom-czena-kaliningrad/

  • Togel838
    می 11, 2025 در t 2:24 ق.ظ
    Permalink

    Hello my friend! I want to say that this article is amazing, great
    written and come with approximately all vital infos.
    I would like to see more posts like this .

  • DarrenBremn
    می 11, 2025 در t 2:30 ق.ظ
    Permalink

    После диагностики начинается активная фаза капельничного лечения. Современные препараты вводятся с помощью автоматизированных систем дозирования, что обеспечивает быстрое снижение уровня токсинов в крови и восстановление обменных процессов. Этот этап направлен на стабилизацию работы печени, почек и сердечно-сосудистой системы.
    Подробнее тут – kapelnica-ot-zapoya-lugansk-lnr00.ru/

  • DevonEvelp
    می 11, 2025 در t 3:52 ق.ظ
    Permalink

    1хБет промокод — отличный способ получить приветственные награды от букмекера http://ekamedicina.ru/images/pages/?promokod_603.html . Введя специальный промокод в форму при регистрации, пользователь может увеличить первый депозит. Это полезный инструмент для тех, кто хочет начать с преимуществом. Активация кода не требует усилий — достаточно указать промокод и зачислить деньги.

  • pornhype.top
    می 11, 2025 در t 4:39 ق.ظ
    Permalink

    I was curious if you ever considered changing the page layout of your website?
    Its very well written; I love what youve got to say.
    But maybe you could a little more in the way of content so people could connect with it better.
    Youve got an awful lot of text for only having one or 2 images.

    Maybe you could space it out better?

  • Abils
    می 11, 2025 در t 4:47 ق.ظ
    Permalink

    Just here to join conversations, share experiences, and learn something new along the way.
    I like learning from different perspectives and adding to the conversation when possible. Interested in hearing new ideas and connecting with others.
    Here is my site-https://automisto24.com.ua/

  • Bernardbrera
    می 11, 2025 در t 5:24 ق.ظ
    Permalink

    При поступлении вызова наши опытные специалисты незамедлительно приступают к комплексной диагностике состояния пациента. Первая задача – оценить уровень интоксикации и тяжесть симптомов, что включает измерение показателей артериального давления, пульса, температуры тела, а также уровня насыщения крови кислородом. На основании собранных данных формируется индивидуальная схема лечения, которая направлена на быстрое снятие симптомов ломки и стабилизацию нервной и иммунной систем.
    Подробнее тут – снятие ломки на дому цена

  • sauna blog
    می 11, 2025 در t 5:34 ق.ظ
    Permalink

    Greetings! Very useful advice in this particular article!

    It is the little changes that will make the
    greatest changes. Thanks for sharing!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.