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.

 

104,169 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • kompoziciy_cdpr
    آگوست 18, 2024 در t 6:41 ب.ظ
    Permalink

    Топ-20 вариантов цветочных композиций для украшения вашего дома, советы по подбору.
    Очаровательные цветочные композиции для вашего участка, которые придадут вашему саду очарование.
    Как сделать необычный подарок из цветов, которые покорят сердце любого цветочника.
    Топ-10 самых красивых композиций из цветов для свадьбы, и сделают вашу свадьбу по-настоящему волшебной.
    Уникальные идеи для оформления цветочных композиций на праздник, которые заставят всех гостей восхищаться.
    Элегантные решения для оформления интерьера цветами, и создадут атмосферу гармонии и уюта.
    Советы по созданию комфортной атмосферы в офисе, и подчеркнут стиль вашего бизнеса.
    Идеи для создания оригинальных композиций из цветов на даче, которые преобразят ваш дачный уголок и наполнят его ароматом.
    как собрать букет из цветов https://101-po3a.ru/ .

  • エロ 人形
    آگوست 18, 2024 در t 6:44 ب.ظ
    Permalink

    If you’ve recently come to the realization that your part of the LGBTIQ+ community, we know that there’えろ 人形ll be lots of issues, decisions and considerations to navigate.

  • ラブドール えろ
    آگوست 18, 2024 در t 7:07 ب.ظ
    Permalink

    it could be that you’re also curious about how sex might work,えろ 人形frustrated that you aren’t having enough of it or keen to experiment now that you’re

  • arenda_cnet
    آگوست 18, 2024 در t 8:14 ب.ظ
    Permalink

    Аренда экскаватора погрузчика: выгодное предложение для строительства, заказывайте прямо сейчас.
    Экскаватор погрузчик на прокат: надежное решение для стройки, воспользуйтесь услугой уже сегодня.
    Аренда экскаватора погрузчика: оптимальное решение для строительных работ, воспользуйтесь услугой уже сегодня.
    Аренда экскаватора погрузчика: лучший выбор для строительных работ, бронируйте аренду сейчас.
    Аренда экскаватора погрузчика: быстро и качественно, арендуйте прямо сейчас.
    Экскаватор погрузчик на прокат: оптимальное решение для строительных работ, воспользуйтесь услугой уже сегодня.
    аренда экскаватора погрузчика https://arenda-jekskavatora-pogruzchika-197.ru/ .

  • haber sitesi
    آگوست 18, 2024 در t 8:57 ب.ظ
    Permalink

    I liked your site very much. I will definitely come and visit it again.

  • dymohody_ieei
    آگوست 18, 2024 در t 9:45 ب.ظ
    Permalink

    Установка дымоходов для бани в Нижнем Новгороде, экономно и эффективно.
    Лучшие мастера по монтажу дымоходов в Нижнем Новгороде, отзывы и рекомендации.
    Какие материалы лучше всего подходят для дымоходов в Нижнем Новгороде, подбор оптимального варианта.
    Что нужно знать перед установкой дымоходов для бани в Нижнем Новгороде, основные критерии.
    Как увеличить срок службы дымоходов для бани в Нижнем Новгороде, практические рекомендации.
    Выбор оптимального типа дымоходов для бани в Нижнем Новгороде, советы по выбору.
    купить дымоход для бани купить дымоход для бани .

  • chto_fgSa
    آگوست 18, 2024 در t 11:20 ب.ظ
    Permalink

    История и значение розы в культуре и символике, знаменитый цветок с многовековой историей.
    Какие бывают виды роз, как ухаживать за розами в саду.
    Значение розы в разных культурах, приметы и предсказания связанные с розой.
    Розовый цвет как символ нежности и красоты, какие чувства вызывает роза у людей.
    Роза в мифах и легендах разных народов, секреты сбора и хранения розовых лепестков.
    рассказ про розу рассказ про розу .

  • kotel_srOn
    آگوست 19, 2024 در t 1:02 ق.ظ
    Permalink

    Лучшие котлы для отопления частного дома | Советы по выбору котла для отопления | Лучшие цены на котлы для отопления | Эффективный выбор котла для отопления частного дома | Профессиональная установка котла для отопления | Рейтинг котлов для отопления | Где купить котел для отопления частного дома с доставкой | Рекомендации по выбору котла для отопления | Советы по экономии на отоплении | Лучшие цены на котлы для отопления дома
    купить котел для отопления частного купить котел для отопления частного .

  • Avtoritet038
    آگوست 19, 2024 در t 5:51 ق.ظ
    Permalink

    Наши услуги: заказать уборку квартиры или мытье фасадов, химчистка ковров, чистка бытовой техники, чистка мягких игрушек, уборка придомовых территорий, уборка наледи зимой, чистка полов и многие другие. Спросите все обстоятельства у нашего менеджера по вышеуказанному телефону или оформите заявку на обратный звонок. Мы находимся по адресу: г. Иркутск, ул. Советская, д. 115 Г.

  • Avtoritet038
    آگوست 19, 2024 در t 6:45 ق.ظ
    Permalink

    Наши оказываемые услуги: уборка квартир иркутск недорого или мытье витражей, химчистка ковров, чистка кухонной техники, чистка бассейнов, уборка различных территорий, уборка снега зимой, полировка полов и многие другие. Спросите все обстоятельства у нашего консультанта по вышеуказанному номеру телефона или оформите заявку на обратный звонок. Мы расположены по адресу: г. Иркутск, ул. Советская, д. 115 Г.

  • Avtoritet038
    آگوست 19, 2024 در t 8:31 ق.ظ
    Permalink

    Относительно уборка после ремонта иркутск можно получить у нас. Звоните по контактному телефону 8(3952)70-31-01 или оформите заявку на сайте. У нас используется современное оборудование для уборки и профессиональные биосредства, вежливые работники, которые примут в расчет все Ваши желания и работают исключительно с индивидуальным подходом. Оплата происходит только после уборки, способ оплаты Вы можете выбрать самостоятельно.

  • Immobilienmakler Willich
    آگوست 19, 2024 در t 11:33 ق.ظ
    Permalink

    Heya! I understand this is somewhat off-topic however I had to ask.
    Does operating a well-established blog like yours take a massive
    amount work? I am completely new to operating a blog however I do
    write in my diary daily. I’d like to start a blog so I will be able to share my own experience and feelings online.
    Please let me know if you have any ideas or tips for brand new aspiring blog owners.
    Thankyou!

  • arenda_vgpl
    آگوست 19, 2024 در t 12:51 ب.ظ
    Permalink

    Прокат автобусов в СПб на выгодных условиях, арендовать для экскурсии.
    Доступные цены на аренду автобуса в СПб, пользуйтесь нашими услугами.
    Лучшие автобусы для аренды в СПб, путешествуйте с комфортом.
    Проведите незабываемое мероприятие с арендованным автобусом в СПб, с легкостью.
    Удобный трансфер в Санкт-Петербурге на автобусе, пунктуально и качественно.
    Аренда автобуса для корпоративного мероприятия в СПб, оригинально и ярко.
    Индивидуальный тур на арендованном автобусе по СПб, ярко и насыщенно.
    Экскурсионный автобус для школьников в СПб, интересно и разнообразно.
    Аренда автобуса для свадьбы в СПб, красиво и романтично.
    Руководство по выбору транспорта для аренды в СПб, важные рекомендации от наших экспертов.
    Способы сэкономить на аренде автобуса в Санкт-Петербурге, со всеми выгодами.
    Какие услуги включены в аренду автобуса в СПб, ознакомьтесь перед заказом.
    Недостатки аренды автобуса с водителем в СПб, честный рейтинг.
    Стоимость аренды автобуса в СПб – на что обратить внимание, сравнение тарифов.
    Прокат мини-автобусов для узкого круга пассажиров в СПб, легко и практично.
    Аренда транспорта для фестиваля в Санкт-Петербурге, с учетом всех особенностей.
    Вечеринка на автобусе в СПб
    аренда автобуса спб https://arenda-avtobusa-v-spb.ru/ .

  • Efesbet
    آگوست 19, 2024 در t 3:27 ب.ظ
    Permalink

    Your website is very useful, I will visit it regularly.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.