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.

 

111,622 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • آگوست 13, 2025 در t 3:57 ق.ظ
    Permalink

    Реабилитация после запоя: как вернуться к нормальной жизни в Туле Проблема алкоголизма затрагивает множество людей, и восстановление после запоя является важным этапом на пути к трезвому образу жизни. В Туле доступны многообразные услуги в области наркологии, включая консультацию нарколога и медицинскую помощь на дому. Нарколог на дом клиника Клиники предлагают программы восстановления, которые включают психотерапию при алкоголизме и эмоциональную поддержку. Поддержка семьи также является важной составляющей в процессе реабилитации. Кризисные центры и группы поддержки в Туле помогают зависимым справиться с трудностями, обеспечивая социальную адаптацию. Важно обратиться к специалистам для получения помощи и начать путь к здоровой жизни.

  • آگوست 13, 2025 در t 3:58 ق.ظ
    Permalink

    Основная задача клиники — способствовать восстановлению здоровья и социальной адаптации тех, кто столкнулся с зависимостью. Мы комплексно подходим к решению проблемы, учитывая физические, психологические и социальные аспекты зависимости. Наша цель — не только помочь избавиться от пагубных привычек, но и обеспечить успешное возвращение к полноценной жизни.
    Исследовать вопрос подробнее – https://медицинский-вывод-из-запоя.рф/vyvod-iz-zapoya-anonimno-v-rostove-na-donu.xn--p1ai/

  • آگوست 13, 2025 در t 4:00 ق.ظ
    Permalink

    Чем раньше начато лечение, тем выше вероятность полного восстановления здоровья без тяжёлых последствий для организма и психики. В клинике «Наркосфера» к каждому случаю подходят максимально внимательно и индивидуально.
    Детальнее – наркологическая клиника клиника помощь

  • آگوست 13, 2025 در t 4:05 ق.ظ
    Permalink

    Клиника «Орион-Клиник» располагает собственной лабораторией и оснащением для аппаратных методик, что позволяет проводить все этапы лечения под одним крышей. Наши врачи имеют международные сертификаты по наркологии и гипнотерапии, а психологи прошли дополнительное обучение по работе с зависимостями. Мы гарантируем:
    Ознакомиться с деталями – кодирование от алкоголизма цены

  • آگوست 13, 2025 در t 4:08 ق.ظ
    Permalink

    Ваш курьер был так внимателен, будто доставлял семейную реликвию!

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

    Все самое интересное на самые волнующие темы: любовь и деньги https://loveandmoney.ru/

  • آگوست 13, 2025 در t 4:26 ق.ظ
    Permalink

    Размышляете о покупке iPhone 15 Pro Max и не знаете, стоит ли делать это прямо сейчас? Давайте разберемся в его преимуществах и недостатках.

    Для тех, кто ищет информацию по теме “Почему стоит отказаться от Яндекс Плюс”, есть отличная статья.

    Вот, делюсь ссылкой:

    https://100ch.ru/%d0%bf%d0%be%d1%87%d0%b5%d0%bc%d1%83-%d1%8f-%d0%be%d1%82%d0%ba%d0%b0%d0%b7%d0%b0%d0%bb%d1%81%d1%8f-%d0%be%d1%82-%d0%bf%d0%be%d0%b4%d0%bf%d0%b8%d1%81%d0%ba%d0%b8-%d1%8f%d0%bd%d0%b4%d0%b5%d0%ba%d1%81/

    Надеюсь, моя информация помогла вам принять верное решение.

  • آگوست 13, 2025 در t 4:30 ق.ظ
    Permalink

    Алкогольный запой является тяжёлым состоянием, требующим срочного медицинского вмешательства. Наркологическая клиника «Пульс» в Краснодаре предлагает эффективную помощь в борьбе с алкогольной зависимостью, используя проверенный метод — капельницу от запоя на дому. Наши специалисты оперативно выезжают по указанному адресу и обеспечивают качественную медицинскую помощь с гарантией конфиденциальности и безопасности.
    Получить дополнительные сведения – капельница от запоя на дому краснодар.

  • آگوست 13, 2025 در t 4:33 ق.ظ
    Permalink

    После оформления заявки по телефону или на сайте оператор уточняет адрес и текущее состояние пациента. В критических ситуациях врач может прибыть в течение 60 минут, в стандартном режиме — за 1–2 часа. На месте проводится сбор анамнеза и оценка жизненных показателей: артериального давления, пульса, сатурации и температуры тела. Затем выбирается оптимальный протокол детоксикации — «мягкий» метод для постепенного выведения токсинов или экспресс-методика при острой интоксикации. Процедура капельного введения комбинированного раствора длится от двух до четырёх часов: специалист контролирует состояние пациента, корректирует дозировки и при необходимости вводит корригирующие препараты. По окончании врач оставляет детальный план поддерживающей терапии, включающий рекомендации по питанию, приёму сорбентов и витаминов, а также график повторных осмотров.
    Разобраться лучше – нарколог на дом круглосуточно

  • آگوست 13, 2025 در t 5:05 ق.ظ
    Permalink

    Следующий этап — реабилитация: индивидуальная и групповая психотерапия, восстановление эмоционального фона, обучение навыкам самоконтроля и профилактики рецидивов. При необходимости привлекаются дополнительные специалисты — психологи, психиатры, кардиологи. Важно, что в клинике «ВитаРеабилит» в Подольске большое внимание уделяется не только медицинской, но и психологической поддержке пациента и его семьи.
    Подробнее тут – наркологическая клиника стационар

  • آگوست 13, 2025 در t 5:05 ق.ظ
    Permalink

    Игнорирование этих симптомов опасно для жизни и здоровья. Своевременное обращение в клинику «Рестарт» позволит оперативно и безопасно облегчить симптомы ломки и избежать серьезных последствий.
    Подробнее – http://www.domen.ru

  • آگوست 13, 2025 در t 5:09 ق.ظ
    Permalink

    Стоит ли спешить за iPhone 15 Pro Max или дождаться следующей модели? Раскроем карты прямо сейчас.

    Кстати, если вас интересует Рейтинг лучших 4K телевизоров до 50 000 рублей, загляните сюда.

    Ссылка ниже:

    https://100ch.ru/%d0%bb%d1%83%d1%87%d1%88%d0%b8%d0%b9-%d1%82%d0%b5%d0%bb%d0%b5%d0%b2%d0%b8%d0%b7%d0%be%d1%80-4k-%d0%b4%d0%be-50-000-%d1%80%d1%83%d0%b1%d0%bb%d0%b5%d0%b9-%d1%80%d0%b5%d0%b9%d1%82%d0%b8%d0%bd/

    Если вы все еще в раздумьях, помните: покупка нового гаджета – это всегда дело времени и приоритетов.

  • آگوست 13, 2025 در t 5:18 ق.ظ
    Permalink

    С каждым годом финансовый рынок пополняется новыми игроками. В 2025 году мы провели независимый анализ и собрали список из более чем 30 новых микрофинансовых организаций, которые недавно начали свою деятельность и уже прошли экспертную проверку. Все МФО зарегистрированы официально, предлагают займы до 30 000 рублей, доступны с 18 лет и не требуют сложных условий для получения. Подробности вы найдете в нашем Telegram-канале Новые МФО 2025.

  • آگوست 13, 2025 در t 5:27 ق.ظ
    Permalink

    Каждый пациент в «НаркоМедцентре» в Балашихе с самого начала окружён вниманием и заботой. Сразу после обращения по телефону или через сайт медицинский персонал консультирует родственников, уточняет детали состояния, даёт рекомендации по первой помощи и при необходимости отправляет бригаду наркологов на дом. В случае тяжёлых абстинентных проявлений возможно экстренное транспортирование пациента в стационар.
    Подробнее можно узнать тут – http://vyvod-iz-zapoya-balashiha5.ru/

  • آگوست 13, 2025 در t 5:30 ق.ظ
    Permalink

    Ваши букеты всегда вызывают бурю эмоций – от восторга до трогательных слез!

  • آگوست 13, 2025 در t 5:32 ق.ظ
    Permalink

    Спасибо за душевное общение – как с лучшей подругой!

  • آگوست 13, 2025 در t 5:43 ق.ظ
    Permalink

    Клиника «Детоксика» в Сочи предлагает эффективное лечение запоя по доступным ценам с использованием современных методов и индивидуального подхода. Наши основные преимущества:
    Подробнее можно узнать тут – наркологический вывод из запоя в сочи

  • آگوست 13, 2025 در t 5:51 ق.ظ
    Permalink

    В рамках комплексной программы лечения в клинике применяются следующие методы:
    Узнать больше – http://narkologicheskaya-pomoshh-perm0.ru

  • آگوست 13, 2025 در t 5:51 ق.ظ
    Permalink

    Новый iPhone 15 Pro Max уже на полках, и вы колеблетесь с покупкой? Давайте рассмотрим все “за” и “против”.

    Кстати, если вас интересует Почему стоит отказаться от Яндекс Плюс, загляните сюда.

    Вот, делюсь ссылкой:

    https://100ch.ru/%d0%bf%d0%be%d1%87%d0%b5%d0%bc%d1%83-%d1%8f-%d0%be%d1%82%d0%ba%d0%b0%d0%b7%d0%b0%d0%bb%d1%81%d1%8f-%d0%be%d1%82-%d0%bf%d0%be%d0%b4%d0%bf%d0%b8%d1%81%d0%ba%d0%b8-%d1%8f%d0%bd%d0%b4%d0%b5%d0%ba%d1%81/

    Отличного выбора и приятных впечатлений от новинки!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.