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.

 

103,086 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • gates of olympus giriş
    مارس 2, 2024 در t 3:32 ق.ظ
    Permalink

    https://www.youtube.com/watch?v=EdUUCFvtNnA

    Lakin bu oyunu sair yuvalardan elan gır gır kılan şey Palikarya mitolojisi!
    Oyuncular, Athena veya Zeus üzere oyunlarda lahika ikramiye verebilecek çeşitli karakterleri katiyen teşhisyacaklar.

    This cookie is seki by the Google recaptcha service to identify bots to protect the website against malicious
    spam attacks.

    The free spins bonus round güç also be triggered with
    a bonus buy in the base game for 100x the player’s bet.

    Pragmatic Play content is intended for persons 18 years or
    older Please confirm you meet the legal age requirement to continue
    Yes, I am 18 years or older No, take me back

    We also use third-party cookies that help us analyze and understand
    how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent.
    You also have the option to opt-out of these cookies.

    But opting out of some of these cookies may affect your browsing experience.

    Bu farklı ilk kânun, farklı hileci tercihlerini çitndırır ve hem tutucu hem bile daha güçlü
    riskli bahis stratejilerine icazet verir.

    Antik Palikarya efsanelerinin hayranları derunin bu eşsiz slot yaratıldı!

    Hem yeni mebdelayanlar hem de görmüş geçirmiş oyuncular benzersiz bir deneyim ve romanesk kazanç elde edecekler.
    İhtiyacınız olan hiçbir şey

    Bu sayfamızda sizlere canlı casino sitesi olan ” Anadolu Casino ” ile alakalı bütün detayları ve incelemeleri paylaşacağız.

    Gates of Olympus evet da Pragmatic Play ile rastgele bir bağlantımız
    evet da gayrı resmi bir ilişkimiz yasak. Web sitemizde
    kavilü edilen bütün oyunlar, ürünler veya şirketler ilgili
    adalet sahiplerinin evet da geliştiricilerinin tescilli
    ticari markalarıdır.

    Muvasala Kısıtlamaları: Düzen, yasal veya lisanslama kısıtlamaları nedeniyle mukannen bölgelerde erişilebilir olmayabilir.

    Size en hayır hizmeti sunmak sinein 7/24 jüpiter desteği hizmeti de sunuyoruz.

    İsterseniz canlı iane seçeneğiyle çabucak dayak alabilirsiniz.
    Eğlenmenin yanı keşik kesbetmek isteyenler midein ideal bir ortam olan genel ağ sitemize vakit kaybetmeden üye olun ve afiyetle oyunlarınızı oynayın.

    The Prime Minister called the meeting “wonderful” and said in a post on X,
    “Always a delight to discuss sectors which will make our planet better and empower millions of people across the globe.”

    Gates of Olympus’u kendini demıtlamış online casino MegaPari’bile oynayabilirsiniz,
    resmi siteye yeter olmak için tıklayın.

    Feysbuk sets this cookie to show relevant advertisements to users
    by tracking user behaviour across the web,
    on sites that have Feysbuk pixel or Feysbuk social plugin.

  • inklusi
    مارس 2, 2024 در t 12:02 ب.ظ
    Permalink

    No matter if some one searches for his required thing, therefore he/she
    wishes to be available that in detail, thus that thing
    is maintained over here.

  • pendik disleksi eğitimi
    مارس 3, 2024 در t 3:56 ق.ظ
    Permalink

    Hey just wanted to give you a quick heads up. The text in your content seem to be running off the
    screen in Safari. I’m not sure if this is a format issue or something to do with browser compatibility but I
    figured I’d post to let you know. The layout look great though!
    Hope you get the problem resolved soon.
    Thanks

  • trang đánh lô đề online uy tín
    مارس 3, 2024 در t 4:09 ق.ظ
    Permalink

    What’s up everyone, it’s my first pay a visit
    at this site, and post is in fact fruitful designed for me, keep
    up posting these types of content.

  • o-gogo
    مارس 3, 2024 در t 10:06 ق.ظ
    Permalink

    По запросу купить мужские солнцезащитные очки мы Вам обязательно окажем помощь. Очки — предмет, который используют практически все. Летом это неизбежный атрибут, который прикрывает глаза от вредного УФ излучения. Вот вот уже скоро придет жаркая пора и не забудьте заранее поберечься и порадовать себя приятным и полезным аксессуаром. Также очки — это отличный подарок для всякого человека, любого возраста и пола..

  • ダッチワイフ
    مارس 3, 2024 در t 11:25 ق.ظ
    Permalink

    Воу, эта вырезка классная, моя младшая сестра любит такие вещи, из-за этогоя собираюсь передать ей.

  • 스웨디시구인구직
    مارس 3, 2024 در t 3:44 ب.ظ
    Permalink

    Hello, i read your blog occasionally and i own a similar one and i was just curious if you get a lot of spam feedback?
    If so how do you prevent it, any plugin or anything you can advise?
    I get so much lately it’s driving me insane so any support
    is very much appreciated.

  • shoe shop deals
    مارس 3, 2024 در t 9:17 ب.ظ
    Permalink

    For those who love shoes but hate the hassle of finding good deals, Zesc Analytics is your new best friend. This platform simplifies the process by providing comprehensive price comparisons across different stores. I recommend setting up alerts for your favorite brands or styles, so you never miss a sale again. Investing a little time in setting up your preferences can lead to big savings, making this tool indispensable for the savvy shopper.

    Analytics.zesc.pro – low-cost shoe deals

  • Le reboot de Buffy contre les vampires
    مارس 4, 2024 در t 3:11 ق.ظ
    Permalink

    My brother recommended I might like this website. He was totally right.
    This post actually made my day. You cann’t imagine just
    how much time I had spent for this info!
    Thanks!

  • pragmatic-ko.com
    مارس 4, 2024 در t 5:09 ق.ظ
    Permalink

    lfchungary.com
    Fang Jifan은 웃으며 말했습니다. “삼촌은 자신이 생각하는 것만 신경 쓰고 감히 나를 때리지 않습니다.”

  • Lucasthids
    مارس 4, 2024 در t 5:49 ق.ظ
    Permalink

    Discover Your Virtual Footprint with Ease, My V4 IP instantly at ipaddresswhois.net! Our user-friendly website is your go-to destination for swiftly uncovering your IP address. Whether you are troubleshooting connectivity issues, enhancing online security, or simply curious about your virtual footprint, we have got you covered.

  • discounted winter boots
    مارس 4, 2024 در t 6:04 ق.ظ
    Permalink

    Welcome to Zesc Analytics, where every shoe enthusiast finds their haven. Our dedicated platform takes the guesswork out of finding the best deals by providing comprehensive analytics on shoe prices across the market. Here, you’re not just shopping; you’re making informed decisions. Customize your alerts, follow your favorite brands, and never overpay for shoes again. With Zesc Analytics, become a part of a community that values smart shopping as much as style. Begin your journey to smarter shopping today!

    Analytics.zesc.pro – discounted athletic shoes

  • Lacky nax
    مارس 4, 2024 در t 11:22 ق.ظ
    Permalink

    Демо игровых автоматов предлагают уникальную возможность насладиться азартом и развлечениями казино, не тратя при этом своих финансовых средств. Это отличные метод испытать удачу, узнать новые игры и разработать стратегии без каких-либо обязательств.
    Благодаря огромному количеству игровых автоматов с демо игрой, каждый игрок найдет что-то по своему вкусу. От классических трехбарабанных автоматов до современных видеослотов с крутейшей графикой и увлекательными бонусными раундами.
    Играть в три семерки игровые автоматы просто и легко. Вам не нужно создавать аккаунт или делать депозит – просто подберите подходящий игровой автомат и начните играть. Это отличная возможность попробовать разные стратегии ставок, изучить выигрышные комбинации и просто насладиться процессом игры.
    Демо-режим также дает возможность вам сделать оценку отдачи игрового автомата и понять, подходит он вам или нет. Вы можете играть беспконечно долго, не беспокоясь о своем бюджете.

  • dam pracę w Domu
    مارس 4, 2024 در t 12:49 ب.ظ
    Permalink

    What’s Happening i am new to this, I stumbled
    upon this I have found It absolutely helpful and it has
    helped me out loads. I’m hoping to contribute & hewlp different users like its aided me.
    Great job.

    my web-site :: dam pracę w Domu

  • don hang ky su di nhat
    مارس 4, 2024 در t 2:58 ب.ظ
    Permalink

    Attractive section of content. I just stumbled upon your web
    site and in accession capital to assert that I acquire actually
    enjoyed account your blog posts. Any way I’ll be subscribing to your feeds and
    even I achievement you access consistently fast.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.