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.

 

101,086 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • آگوست 31, 2025 در t 6:44 ق.ظ
    Permalink

    Ищете удобный онлайн кинотеатр без лишней рекламы и с мгновенным стартом? Kinotik — ваш быстрый вход в мир фильмов и сериалов в отличном качестве. Здесь удобный поиск, умные рекомендации и стабильный плеер, который не подвисает в самый напряжённый момент. Откройте для себя свежие премьеры и любимую классику на https://kinotik.lat — смотрите где угодно, на любом устройстве. Добавляйте в избранное, продолжайте с того же места и наслаждайтесь кино без границ каждый день!

  • آگوست 31, 2025 در t 6:44 ق.ظ
    Permalink

    Профилактика алкоголизма в Туле: рекомендации врачей Зависимость от алкоголя — серьезная проблема‚ требующая внимания и действий. Необходимо быть в курсе способов профилактики и лечения. Вызвать нарколога на дом в Туле можно Врачи рекомендуют проводить профилактические меры‚ включая информирование о последствиях алкоголизма и поддержку семьи. вызвать нарколога на дом тула В процесс лечения алкоголизма включаются реабилитационные программы‚ которые способствуют вернуть здоровье и социальную интеграцию. Наркологическая помощь необходима для работы с зависимыми‚ а также для предотвращения рецидивов. Здоровье и алкоголь — это вечная борьба‚ и поддержка в нужный момент может решающую роль.

  • آگوست 31, 2025 در t 6:49 ق.ظ
    Permalink

    Обращение к наркологу анонимно в Туле — это значимый шаг на пути к освобождению от зависимости. Сайт narkolog-tula021.ru предлагает наркологическую помощь, включая профессиональную консультацию нарколога и анонимное лечение; Организация обеспечивает всестороннюю поддержку зависимым и их близким, предоставляя медицинскую помощь в Туле. Профилактика и лечение зависимости требует компетентного подхода. Услуги анонимного нарколога помогут вам обрести необходимую психологическую поддержку и реабилитацию наркоманов. Кризисная служба готова принять ваш звонок на горячую линию помощи наркологов, обеспечивая срочную и качественную помощь. Предотвращение зависимостей также важна. Не упустите шанс позвонить за помощью и изменить свою жизнь к лучшему. Помните, что лечение алкоголизма и наркомании возможно, главное — сделать решающий шаг и обратится за поддержкой.

  • آگوست 31, 2025 در t 7:10 ق.ظ
    Permalink

    Каждое обращение рассматривается индивидуально, и лечение начинается с первичной консультации — по телефону или онлайн. Врач-нарколог подробно расспрашивает о длительности запоя, общем состоянии, наличии хронических заболеваний, симптомах. Это необходимо для быстрого реагирования и подготовки медикаментов.
    Подробнее – skoraya-pomoshch-vyvoda-iz-zapoya

  • آگوست 31, 2025 در t 7:19 ق.ظ
    Permalink

    Этот формат позволяет пациентам получить профессиональную помощь в комфортной домашней обстановке. Такой подход не только обеспечивает удобство, но и гарантирует конфиденциальность, что особенно важно для многих людей.
    Подробнее тут – https://narcolog-na-dom-v-krasnoyarske55.ru/narkolog-na-dom-krasnoyarsk-tseny

  • آگوست 31, 2025 در t 7:19 ق.ظ
    Permalink

    Капельница от запоя — данная действительных процедур, используемых наркологами для очищения организма. Нарколог на дом анонимно в вашем регионе предлагает такие услуги, как помощь при алкоголизме и восстановление после запоя. При помощи капельницы возможно оперативно улучшить состояние пациента, облегчить проявления абстиненции и стимулировать процесс вывода токсинов из организма. Медицинская помощь при запое состоит не только из не только капельниц, но и психотерапию при алкоголизме, что глубже понять проблему зависимости к алкоголю. Профилактика запоя также играет важную роль, поэтому наркологи советуют проводить регулярные консультации и обращаться за анонимной помощью. Восстановление зависимых от алкоголя требует целостного подхода, включающего как медицинские, так и психологические методы. Рекомендуем обратиться к специалисту, чтобы получить профессиональные рекомендации нарколога и начать путь к выздоровлению.

  • آگوست 31, 2025 در t 7:32 ق.ظ
    Permalink

    I love it whenever people get together and share ideas.
    Great site, stick with it!

  • آگوست 31, 2025 در t 7:36 ق.ظ
    Permalink

    Когда организм на пределе, важна срочная помощь в Самаре — это команда опытных наркологов, которые помогут быстро и мягко выйти из запоя без вреда для здоровья.
    Разобраться лучше – вывод из запоя цена в самаре

  • آگوست 31, 2025 در t 7:40 ق.ظ
    Permalink

    Затяжной запой опасен для жизни. Врачи наркологической клиники в Самаре проводят срочный вывод из запоя — на дому или в стационаре. Анонимно, безопасно, круглосуточно.
    Углубиться в тему – вывод из запоя на дому в самаре

  • آگوست 31, 2025 در t 7:54 ق.ظ
    Permalink

    Использование автоматизированных систем дозирования обеспечивает точное введение лекарственных средств, что минимизирует риск передозировки и побочных эффектов. Постоянный мониторинг жизненно важных показателей позволяет врачу оперативно корректировать дозировки для обеспечения максимальной эффективности терапии.
    Ознакомиться с деталями – вывод из запоя в стационаре тверь

  • آگوست 31, 2025 در t 9:18 ق.ظ
    Permalink

    What strikes me is that maintaining a living space doesn’t have to be complicated or expensive. this write-up breaks down hands-on steps anyone can take to keep things running smoothly. i not long ago discovered some simple living space repair ideas that fit well with these tips and helped me avoid costly fixes. i believe adding such suggestions to everyday routines can make upkeep far less stressful and much more rewarding. it’s details like these that often get overlooked, yet they bring real improvement when applied consistently. It gives me a chance to analyze things differently and maybe apply it in practice.

  • آگوست 31, 2025 در t 9:48 ق.ظ
    Permalink

    Запой — это не просто многодневное употребление алкоголя, а тяжёлое нарушение обмена веществ, работы сердца, нервной системы и внутренних органов. Без медицинской помощи резко возрастает риск развития осложнений: делирий, судороги, инсульт, сердечная недостаточность, тяжёлое обезвоживание и нарушения психики. Симптомы могут прогрессировать в любое время, причём угроза для жизни появляется внезапно.
    Разобраться лучше – vyvod-iz-zapoya-shchelkovo6.ru/

  • آگوست 31, 2025 در t 10:03 ق.ظ
    Permalink

    I always used to read piece of writing in news papers but now as I am a user of web thus from now
    I am using net for articles, thanks to web.

  • آگوست 31, 2025 در t 10:19 ق.ظ
    Permalink

    Клиника “Клиника Наркологии и Психотерапии” гордится своим коллективом высококвалифицированных специалистов. Врачи, работающие в нашей команде, имеют многолетний опыт в области наркологии и психиатрии. Они прошли обучение в ведущих медицинских учреждениях и обладают глубокими знаниями современных методик лечения зависимостей.
    Ознакомиться с деталями – скорая вывод из запоя

  • آگوست 31, 2025 در t 10:43 ق.ظ
    Permalink

    Затяжной запой опасен для жизни. Врачи наркологической клиники в Самаре проводят срочный вывод из запоя — на дому или в стационаре. Анонимно, безопасно, круглосуточно.
    Получить дополнительные сведения – вывод из запоя на дому круглосуточно

  • آگوست 31, 2025 در t 10:48 ق.ظ
    Permalink

    Howdy! This blog post could not be written any better! Going through this article reminds me of my previous
    roommate! He always kept talking about this. I am going to send this article to him.
    Fairly certain he will have a great read. I appreciate you for sharing!

  • آگوست 31, 2025 در t 10:53 ق.ظ
    Permalink

    Кроме того, врач оказывает психологическую поддержку, которая помогает пациенту справиться с чувством тревоги, депрессией и страхом, возникающими на фоне зависимости.
    Получить больше информации – нарколог на дом клиника

  • آگوست 31, 2025 در t 10:54 ق.ظ
    Permalink

    Обновите мультимедиа автомобиля с магнитолами TEYES: быстрый запуск, яркие QLED-экраны до 2K, мощный звук с DSP и поддержка CarPlay/Android Auto. Линейка 2024–2025, круговой обзор 360° и ADAS — на складе, официальная гарантия 12 месяцев. Ищете teyes cc3 2k купить? Выбирайте под ваш авто на apvshop.ru/category/teyes/ и получайте профессиональную установку. Начните ездить с комфортом уже сейчас!

  • آگوست 31, 2025 در t 11:07 ق.ظ
    Permalink

    realistic self-repair methods that helped me tackle projects successfully. I believe adding such suggestions to everyday routines can make upkeep far less stressful and much more rewarding. When combined with practical examples, tips like these can truly transform the way we approach daily maintenance. I found this perspective quite engaging and it made me reflect on similar experiences I’ve had. — Fantastic suggestions here! It’s straightforward to get intimidated by residence care, but this post breaks things down nicely. The coherent guidance encourages even beginners to try fixes. I’ve combined these tips with some

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.