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.

 

112,164 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • آگوست 10, 2025 در t 4:09 ب.ظ
    Permalink

    Недавно столкнулся с похожей ситуацией, и вот что помогло:

    Хочу выделить раздел про m-admin.ru.

    Вот, делюсь ссылкой:

    https://m-admin.ru

    Надеюсь, у вас все получится.

  • آگوست 10, 2025 در t 4:14 ب.ظ
    Permalink

    ישיבה, נטשה אמרה שהיא צריכה לצאת לרגע. כשהבינה שהיא תשתין, גם היא הודיעה על רצונה ללכת, ויצאנו פעמונים הוצמדו לפטמות. והשבב עם הליכה של זונה ברצועה מצא שימוש נוסף: בחור אחד מסיע אותה ברצועה על שירות דירות סקס בבאר שבע

  • آگوست 10, 2025 در t 4:25 ب.ظ
    Permalink

    Получите качественную юридическую помощь онлайн на сайте юристы бесплатно онлайн[/url>.
    является крайне важной. Сложные правовые вопросы требуют профессионального подхода. Посещение юриста помогает понять сложные правовые аспекты.

    Многие люди ищут помощь юристов из-за неопределенности в правовых вопросах. Иногда людям срочно требуется юридическая помощь. Важно найти квалифицированного специалиста для успешного решения проблем.

    На сайте можно найти множество информации о юридических услугах. Клиенты могут найти контакты юристов, готовых предоставить консультации. Знание, к какому юристу обратиться, может значительно облегчить решение проблемы.

    Профессиональная юридическая помощь — это гарант вашего спокойствия. Не стесняйтесь интересоваться ответами на ваши вопросы. Помните, что юристы готовы помочь вам в любых сложных ситуациях.

  • آگوست 10, 2025 در t 4:25 ب.ظ
    Permalink

    Во многих случаях пациент или его родственники не решаются сразу вызвать врача. Для таких ситуаций предусмотрена услуга онлайн-консультации. Она проводится через защищённую видеосвязь, при желании — анонимно. На связи — врач-нарколог или психиатр, который отвечает на вопросы, оценивает ситуацию по визуальным и вербальным признакам, рекомендует план действий. Консультация может стать отправной точкой для дальнейшего вызова врача на дом или записи в клинику. Это особенно удобно для родственников, которые не знают, как подступиться к проблеме и убедить человека в необходимости помощи.
    Подробнее можно узнать тут – https://narkologicheskaya-pomoshh-tver0.ru/

  • آگوست 10, 2025 در t 4:32 ب.ظ
    Permalink

    Чтобы было понятнее, о чем речь:

    Для тех, кто ищет информацию по теме “eqa.ru”, есть отличная статья.

    Смотрите сами:

    https://eqa.ru

    Рад был поделиться информацией.

  • آگوست 10, 2025 در t 4:36 ب.ظ
    Permalink

    На сайте https://vless.art воспользуйтесь возможностью приобрести ключ для VLESS VPN. Это ваша возможность обеспечить себе доступ к качественному, бесперебойному, анонимному Интернету по максимально приятной стоимости. Вашему вниманию удобный, простой в понимании интерфейс, оптимальная скорость, полностью отсутствуют логи. Можно запустить одновременно несколько гаджетов для собственного удобства. А самое важное, что нет ограничений. Приобрести ключ получится даже сейчас и радоваться отменному качеству, соединению.

  • آگوست 10, 2025 در t 4:41 ب.ظ
    Permalink

    סוף נפתחה. לנה יצאה ראשונה, לחייה ורודות מעט ושערה מעט פרוע. היא חייכה, אבל החיוך היה מתוח, וארטם לנקה, תלוי מעליה כדי להמשיך את מה שהתחיל. הפעם, הוא, קודם כל, בלי מאמץ רב, לחץ בין רגליה של כלתו try this web-site

  • آگوست 10, 2025 در t 4:44 ب.ظ
    Permalink

    Вот здесь можно найти больше примеров:

    Хочу выделить материал про hotelnews.ru.

    Вот, можете почитать:

    https://hotelnews.ru

    Если есть вопросы, задавайте.

  • آگوست 10, 2025 در t 4:45 ب.ظ
    Permalink

    Hi there just wanted to give you a quick heads up. The text in your content seem to be running off the screen in Opera.
    I’m not sure if this is a format issue or something to do
    with browser compatibility but I thought I’d post to let you know.
    The design look great though! Hope you get the problem fixed soon. Many thanks

  • آگوست 10, 2025 در t 4:55 ب.ظ
    Permalink

    Вот здесь можно найти больше примеров:

    Хочу выделить раздел про diyworks.ru.

    Смотрите сами:

    https://diyworks.ru

    Надеюсь, смог помочь.

  • آگوست 10, 2025 در t 4:59 ب.ظ
    Permalink

    iGenics sounds like a promising supplement for supporting eye health and protecting vision as we age.
    I like that it focuses on nourishing the eyes with antioxidants and other key nutrients to
    help combat oxidative stress and maintain clarity.
    If it works as claimed, it could be a great daily support for anyone wanting to preserve sharp vision naturally.

  • آگوست 10, 2025 در t 5:13 ب.ظ
    Permalink

    Если вы планируете строительство или ремонт, важно заранее позаботиться о выборе надежного поставщика бетона. От качества бетонной смеси напрямую зависит прочность и долговечность будущего объекта. Мы предлагаем купить бетон с доставкой по Иркутску и области – работаем с различными марками, подробнее https://profibetonirk.ru/

  • آگوست 10, 2025 در t 5:17 ب.ظ
    Permalink

    Как раз то, что нужно для решения этого вопроса:

    Между прочим, если вас интересует easyterm.ru, посмотрите сюда.

    Ссылка ниже:

    https://easyterm.ru

    Может, у кого-то есть другой опыт?

  • آگوست 10, 2025 در t 5:22 ب.ظ
    Permalink

    Activate your fast payout betting bonus now! Whether you’re a new or seasoned player, this promo code is your ticket to real cash. Start today and feel the difference. https://www.imdb.com/list/ls4101059882/ Get bonus without deposit

  • آگوست 10, 2025 در t 5:24 ب.ظ
    Permalink

    Цены в «ПермьМедСервис» формируются исходя из состава процедур, срочности и длительности лечения. Все тарифы озвучиваются заранее, прозрачны и не содержат скрытых пунктов. Пациент может выбрать подходящий пакет, а также оплатить услуги поэтапно или в рассрочку. Доступна оплата наличными, банковской картой, онлайн-переводом. Для постоянных клиентов предусмотрены скидки, а при прохождении полного курса — бесплатное сопровождение в течение месяца после выписки.
    Получить больше информации – http://narkologicheskaya-klinika-perm0.ru/perm-narkologicheskij-dispanser/

  • آگوست 10, 2025 در t 5:37 ب.ظ
    Permalink

    Самостоятельно выйти из запоя сложно и опасно. В Narcology Clinic (Королёв) вам помогут вернуться в трезвое состояние без боли, страха и последствий. Эффективный и безопасный метод с возможностью круглосуточного выезда.
    Ознакомиться с деталями – вывод из запоя клиника город Королев

  • آگوست 10, 2025 در t 5:39 ب.ظ
    Permalink

    Вот здесь подробно расписано, как это сделать:

    Хочу выделить материал про all-hotels-online.ru.

    Вот, делюсь ссылкой:

    https://all-hotels-online.ru

    Какие еще есть варианты?

  • آگوست 10, 2025 در t 5:56 ب.ظ
    Permalink

    Если кому интересно, вот более детальная информация:

    Для тех, кто ищет информацию по теме “clasifieds.ru”, там просто кладезь информации.

    Вот, можете почитать:

    https://clasifieds.ru

    Давайте обсудим это подробнее.

  • آگوست 10, 2025 در t 5:56 ب.ظ
    Permalink

    Вывод из запоя в Королёве от Narcology Clinic — квалифицированная помощь на дому и в клинике. Индивидуальный подбор препаратов, поддержка психики и организма, круглосуточный приём и сопровождение пациента.
    Получить больше информации – наркологический вывод из запоя город Королев

  • آگوست 10, 2025 در t 6:02 ب.ظ
    Permalink

    Полностью поддерживаю, и вот еще одно подтверждение:

    По теме “spb-hotels.ru”, есть отличная статья.

    Ссылка ниже:

    https://spb-hotels.ru

    Жду конструктивной критики.

  • آگوست 10, 2025 در t 6:10 ب.ظ
    Permalink

    Помощь специалиста по выводу из запоя требуется, когда симптомы интоксикации становятся критическими. Обратите внимание на следующие признаки:
    Узнать больше – вывод из запоя на дому круглосуточно

  • آگوست 10, 2025 در t 6:13 ب.ظ
    Permalink

    Сайт https://xn--e1anbce0ah.xn--p1ai/ представляет собой сервис, который предоставляет возможность обменять криптовалюту. Каждый клиент получает возможность произвести обмен Ethereum, Bitcoin, SOL, BNB, XRP на наличные. Основная специализация компании заключается в том, чтобы предоставить быстрый и надлежащий доступ ко всем функциям, цифровым активам. Причем независимо от того, в каком городе либо стране находитесь. Прямо сейчас вы сможете посчитать то, сколько вы получите после обмена. Узнайте подробности о денежных перестановках.

  • آگوست 10, 2025 در t 6:24 ب.ظ
    Permalink

    Чтобы разобраться в вопросе, рекомендую ознакомиться:

    Особенно понравился материал про mersobratva.ru.

    Вот, можете почитать:

    https://mersobratva.ru

    Может, у кого-то есть другой опыт?

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.