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.

 

101,049 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • آگوست 27, 2025 در t 1:11 ب.ظ
    Permalink

    Planning a trip to the Dominican Republic? Whether you’re headed to the stunning beaches of Punta Cana, the historic streets of Santo Domingo, or the picturesque city of Puerto Plata, arranging your Dominican Republic airport transfers is a must for a stress-free start to your vacation. The good news? The Dominican Republic offers a variety of airport transfers options to suit every traveler’s needs and budget.
    dominican republic airport transfers

  • آگوست 27, 2025 در t 1:14 ب.ظ
    Permalink

    Этот увлекательный информационный материал подарит вам массу новых знаний и ярких эмоций. Мы собрали для вас интересные факты и сведения, которые обогатят ваш опыт. Откройте для себя увлекательный мир информации и насладитесь процессом изучения!
    Переходите по ссылке ниже – https://preklamer.ru

  • آگوست 27, 2025 در t 1:18 ب.ظ
    Permalink

    В статье представлены ключевые моменты по актуальной теме, дополненные советами экспертов и ссылками на дополнительные ресурсы. Цель материала — дать читателю инструменты для самостоятельного развития и принятия осознанных решений.
    Обратитесь за информацией – https://emergency-support.domei.church/?p=190

  • آگوست 27, 2025 در t 2:31 ب.ظ
    Permalink

    Having read this I believed it was extremely enlightening.
    I appreciate you spending some time and energy
    to put this informative article together. I once
    again find myself personally spending a lot of time both reading and leaving comments.
    But so what, it was still worthwhile!

  • آگوست 27, 2025 در t 2:34 ب.ظ
    Permalink

    Этот текст призван помочь читателю расширить кругозор и получить практические знания. Мы используем простой язык, наглядные примеры и структурированное изложение, чтобы сделать обучение максимально эффективным и увлекательным.
    Только для своих – https://www.ochicochiya.com/%E5%86%99%E7%9C%9F-2024-08-11-%E5%A4%8F%E5%AD%A3%E4%BC%91%E6%A5%AD%E3%81%8A%E7%9F%A5%E3%82%89%E3%81%9B

  • آگوست 27, 2025 در t 3:21 ب.ظ
    Permalink

    Эта публикация завернет вас в вихрь увлекательного контента, сбрасывая стереотипы и открывая двери к новым идеям. Каждый абзац станет для вас открытием, полным ярких примеров и впечатляющих достижений. Подготовьтесь быть вовлеченными и удивленными каждый раз, когда продолжите читать.
    Доступ к полной версии – https://kursy.wsjo.pl/how-do-you-teach-social-emotional-learning

  • آگوست 27, 2025 در t 3:24 ب.ظ
    Permalink

    Сегодняшний день технологии трансформируют индустрию казино.
    Четко по-новому, что pin up Особенно там нейросети оптимизируют игровой процесс, реализуя новый уровень для любителей азарта.

  • آگوست 27, 2025 در t 3:25 ب.ظ
    Permalink

    Interactiveweb.ru — ваш гид по электронике и монтажу. Здесь вы найдете понятные пошаговые схемы, обзоры блоков питания, советы по заземлению и разметке проводки, а также подборки инструмента 2025 года. Материалы подходят как начинающим, так и профессионалам: от подключения светильников до выбора ИБП для насосов. Заходите на https://interactiveweb.ru/ и читайте свежие публикации — просто, наглядно и по делу.

  • آگوست 27, 2025 در t 3:47 ب.ظ
    Permalink

    Морган Миллс – достойный изготовитель термобелья. Мы предлагаем разумные цены и гарантируем безупречное качество продукции. Готовы по телефону исчерпывающую консультацию предоставить. https://morgan-mills.ru – ресурс, посетите его, чтобы о нашей компании больше узнать. Работаем по всей России. Предлагаем услуги пошива по индивидуальному заказу. Учитываем пожелания и предпочтения клиентов. Наш приоритет – стабильность и соответствие современным стандартам. Обратившись к нам, вы точно останетесь довольны сотрудничеством!

  • آگوست 27, 2025 در t 3:56 ب.ظ
    Permalink

    https://messiahoiqt417.almoheet-travel.com/the-national-countertop-ranking-2025-why-this-award-is-the-industrys-gold-standard

    Did you know that in this year, only just a fraction companies earned a spot in the Top Countertop Contractors Ranking out of thousands evaluated? That’s because at we only recognize excellence.

    Our ranking is unbiased, constantly refreshed, and built on more than 20 criteria. These include feedback from Google, Yelp, and other platforms, pricing, customer service, and results. On top of that, we conduct 5,000+ phone calls and 2,000 estimate requests through our mystery shopper program.
    The result is a standard that benefits both property owners and contractors. Homeowners get a safe way to choose contractors, while listed companies gain credibility, SEO visibility, and even new business opportunities.

    The Top 500 Awards spotlight categories like Veteran Companies, Emerging Leaders, and Budget-Friendly Pros. Winning one of these honors means a company has achieved rare credibility in the industry.

    If you’re looking for a countertop contractor—or your company wants to be listed among the best—this site is where credibility meets visibility.

  • آگوست 27, 2025 در t 4:33 ب.ظ
    Permalink

    Deneme Bonusu, yeni açılan bahis siteler, en iyi slot siteler, yatirim şartsiz bonus

  • آگوست 27, 2025 در t 4:40 ب.ظ
    Permalink

    Первая помощь детям https://firstaidkids.ru правила оказания при травмах, ожогах, удушье и других ситуациях. Пошаговые инструкции, советы врачей и полезная информация для родителей.

  • آگوست 27, 2025 در t 4:40 ب.ظ
    Permalink

    партнерка Как сделать рассылку Начать нужно с выбора надежного сервиса и составления качественного контента, интересного целевой аудитории.

  • آگوست 27, 2025 در t 4:43 ب.ظ
    Permalink

    Первая помощь детям https://firstaidkids.ru правила оказания при травмах, ожогах, удушье и других ситуациях. Пошаговые инструкции, советы врачей и полезная информация для родителей.

  • آگوست 27, 2025 در t 5:03 ب.ظ
    Permalink

    Студия иностранных языков https://whats-up-studiya-inostrannyh-yazykov.ru обучение английскому, немецкому, французскому и другим языкам. Индивидуальные и групповые занятия, современные методики и опытные преподаватели.

  • آگوست 27, 2025 در t 5:06 ب.ظ
    Permalink

    Студия иностранных языков https://whats-up-studiya-inostrannyh-yazykov.ru обучение английскому, немецкому, французскому и другим языкам. Индивидуальные и групповые занятия, современные методики и опытные преподаватели.

  • آگوست 27, 2025 در t 5:12 ب.ظ
    Permalink

    With havin so much content and articles do you ever run into any issues of plagorism
    or copyright violation? My blog has a lot of
    completely unique content I’ve either written myself or outsourced but it appears a lot
    of it is popping it up all over the web without my permission. Do
    you know any techniques to help reduce content from being
    ripped off? I’d definitely appreciate it.

  • آگوست 27, 2025 در t 5:29 ب.ظ
    Permalink

    В современном обществе значимо учитывать роль DLT в пространстве гемблинга. Именно онлайн казино представляет практику того, как надёжные системы могут создавать безопасность клиентов и их данных. Такой формат оптимизирует доверие к игровым клубам и повышает свежий уровень надежности эволюции.

  • آگوست 27, 2025 در t 5:34 ب.ظ
    Permalink

    В цифровом пространстве критично учитывать роль распределённого реестра в отрасли онлайн-ставок. Именно вулкан иллюстрирует практику того, как устойчивые системы могут обеспечивать конфиденциальность игроков и персональных данных. Такой курс оптимизирует репутацию к интернет-сайтам и генерирует уникальный стандарт эволюции.

  • آگوست 27, 2025 در t 5:47 ب.ظ
    Permalink

    https://telegra.ph/Why-Customer-Experience-Defines-a-Contractors-Ranking-Position-08-25

    Did you know that in this year, only around 2,000 companies earned a spot in the Top Countertop Contractors Ranking out of over ten thousand evaluated? That’s because at we set a very high bar.

    Our ranking is unbiased, kept current, and built on 21+ criteria. These include feedback from Google, Yelp, and other platforms, quotes, customer service, and project quality. On top of that, we conduct thousands of phone calls and 2,000 estimate requests through our mystery shopper program.
    The result is a benchmark that benefits both homeowners and fabricators. Homeowners get a proven way to choose contractors, while listed companies gain prestige, digital exposure, and even direct client leads.

    The Top 500 Awards spotlight categories like Veteran Companies, Emerging Leaders, and Value Leaders. Winning one of these honors means a company has achieved unmatched credibility in the industry.

    If you’re looking for a countertop contractor—or your company wants to stand out—this site is where trust meets visibility.

  • آگوست 27, 2025 در t 6:15 ب.ظ
    Permalink

    Howdy! I could have sworn I’ve visited this site before but after going through many of the posts I realized it’s new
    to me. Anyhow, I’m certainly happy I discovered it and I’ll be
    book-marking it and checking back regularly!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.