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.

 

104,797 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • اکتبر 10, 2024 در t 4:31 ق.ظ
    Permalink

    After all, what a great site and informative posts, I will upload inbound link – bookmark this web site? Regards, Reader.Seo Paketi Skype: By_uMuT@KRaLBenim.Com -_- live:by_umut

  • اکتبر 10, 2024 در t 10:20 ق.ظ
    Permalink

    Алкогольная зависимость развивается в течение трех стадий. На первом этапе заболевание сложно отличить от бытового пьянства. Но человек уже является алкоголиком и нуждается в медицинской помощи. По мере прогрессирования появляются запои, соматические и психические осложнения.
    Разобраться лучше – запой нарколог на дом

  • اکتبر 10, 2024 در t 11:36 ق.ظ
    Permalink

    Запой — это состояние, при котором происходит длительное употребление алкоголя, что приводит к формированию зависимости. Данное состояние имеет серьёзные последствия для здоровья, включая физические и психические расстройства. Симптомы абстиненции могут проявляться в виде тревожности, дрожи, потливости, а также могут принимать более угрожающие формы, такие как делирий.
    Подробнее можно узнать тут – наркологическая клиника по омс

  • اکتبر 10, 2024 در t 11:38 ق.ظ
    Permalink

    Портал betlink.ru предлагает исключительно достоверную информацию. Для составления рейтинга БК, мы подобрали такие показатели, как: отзывы реальных игроков на различных сайтах, для объективности картины, простота регистрации, надежность с точки зрения выплат выигрышей. https://betlink.ru – здесь вы узнаете, как правильно делать онлайн ставки на спорт. Дадим ответы на наиболее распространенные вопросы. Расскажем, как рассчитывают коэффициенты и на что чаще ставят. Объясним, как анализировать события, чтобы выиграть.

  • اکتبر 10, 2024 در t 11:53 ق.ظ
    Permalink

    Стоимость выведения из запоя на дому может варьироваться от 3000 до 15 000 рублей и более. Данный метод предполагает оказание медицинской помощи пациенту в привычной домашней обстановке, что имеет свои плюсы и минусы. Выездная бригада врачей проводит осмотр, оценивает состояние пациента и назначает соответствующее лечение.
    Детальнее – аккредитация наркология

  • اکتبر 10, 2024 در t 3:23 ب.ظ
    Permalink

    В условиях современного общества наркомания и алкоголизм стали актуальными и серьезными проблемами, затрагивающими не только индивидуумов, но и их семьи, сообщества. Эти заболевания не просто влияют на физическое здоровье, они наносят урон психоэмоциональному состоянию, нарушают социальные связи и ухудшают качество жизни. Наркологический центр “Новый горизонт” предлагает целостный и научно обоснованный подход к лечению зависимостей от психоактивных веществ.
    Подробнее – вывод из запоя цена домодедово

  • اکتبر 10, 2024 در t 3:34 ب.ظ
    Permalink

    Цена выведения из запоя на дому может колебаться в диапазоне от 4000 до 18 000 рублей. Данный метод подразумевает оказание медицинской помощи пациенту в привычной домашней обстановке, что имеет свои преимущества. Выездная бригада врачей проводит осмотр и оценку состояния, определяя степень тяжести интоксикации, измеряя жизненно важные показатели и анализируя анамнез. На основе полученных данных назначается соответствующее лечение.
    Выяснить больше – вывод из запоя цена medtime

  • اکتبر 10, 2024 در t 3:34 ب.ظ
    Permalink

    Вывод из запоя на дому предполагает оказание медицинских услуг в любое время суток. Процедура начинается с первичной оценки состояния пациента. Нарколог или врач-нарколог проводит осмотр, определяя уровень опьянения и выявляя сопутствующие заболевания, если таковые имеются. Важным аспектом является контроль за жизненными показателями: артериальным давлением, частотой пульса, температурой тела.
    Подробнее можно узнать тут – вывод из запоя на дому томск круглосуточно

  • اکتبر 10, 2024 در t 3:41 ب.ظ
    Permalink

    Запой представляет собой состояние, при котором происходит длительное употребление спиртного. Это патологическое состояние характеризуется не только физической, но и психологической зависимостью от алкоголя. Симптомы абстиненции могут варьироваться от легкого дискомфорта до серьезных угрожающих жизни состояний, таких как алкогольный делирий.
    Исследовать вопрос подробнее – анонимный безопасный вывод из запоя на дому

  • اکتبر 10, 2024 در t 3:41 ب.ظ
    Permalink

    Домашняя детоксикация — это метод, позволяющий пациенту проходить лечение в комфортной и привычной обстановке. Он особенно актуален для тех, кто испытывает страх или стеснение при обращении в медицинские учреждения. Круглосуточная поддержка на дому обеспечивает непрерывный контроль за состоянием пациента и своевременное реагирование на возможные осложнения.
    Ознакомиться с деталями – вывод из запоя круглосуточно proalkogolizm

  • اکتبر 10, 2024 در t 3:59 ب.ظ
    Permalink

    Быстрый вывод из запоя в условиях стационара достигается за счет комплексного подхода, включающего в себя несколько этапов. Во-первых, проводится детальная диагностика, включающая анализы крови, мочи, ЭКГ и другие исследования. Это позволяет оценить степень интоксикации, выявить возможные осложнения и разработать индивидуальный план лечения.
    Ознакомиться с деталями – вывод из запоя в стационаре колпино

  • اکتبر 10, 2024 در t 10:12 ب.ظ
    Permalink

    Быстрая раскрутка https://nakrytka.com продвижение в социальных сетях. Профессиональная и безопасная SMM-накрутка лайков, просмотров, комментариев и подписчиков в популярных социальных сетях.

  • اکتبر 10, 2024 در t 10:58 ب.ظ
    Permalink

    Pocket Option https://pocketonline.ru/ — торгуйте бинарными опционами. Зайдите на сайт и вы получите доступ к широкому спектру мировых торговых активов. Разнообразные торговые инструменты, учебные пособия, демо счет, удобное пополнение и вывод средств – все это делает платформу привлекательной для извлечения прибыли!

  • اکتبر 10, 2024 در t 11:07 ب.ظ
    Permalink

    Transfer Me offers assistance in choosing, planning and searching for an airport transfer to anywhere in Europe. Our main priority – ensuring complete customer satisfaction. The cars are all clean, provide safety and comfort. We guarantee fixed prices. https://transferme24.com – a portal where you will learn even more information about us. We are trying to create a unique taxi ride experience. Evaluate the convenience of electronic payment management. If you have any questions, please call. We will be happy to help!

  • اکتبر 11, 2024 در t 1:01 ق.ظ
    Permalink

    Your style is really unique compared to other folks I’ve read stuff
    from. Thank you for posting when you’ve got the
    opportunity, Guess I’ll just bookmark this site.

  • اکتبر 11, 2024 در t 2:29 ق.ظ
    Permalink

    Профессиональный сервисный центр по ремонту электросамокатов в Москве.
    Мы предлагаем: сколько стоит ремонт электросамоката
    Наши мастера оперативно устранят неисправности вашего устройства в сервисе или с выездом на дом!

  • اکتبر 11, 2024 در t 3:20 ق.ظ
    Permalink

    SEO продвижение сайта в поисковиках является ключевым аспектом цифрового маркетинга, который направлен на повышение видимости веб-ресурса в результатах поисковых систем, таких как Google, Яндекс и Bing. Процесс включает в себя комплексную стратегию, охватывающую как внутренние, так и внешние факторы. На начальном этапе важно провести глубокий аудит сайта, чтобы выявить технические неполадки, которые могут препятствовать индексации. Использование правильных ключевых слов и оптимизация контента под запросы целевой аудитории также играет незаменимую роль, поскольку именно релевантный контент привлекает пользователей и улучшает поведенческие факторы. Не менее значима структура сайта: четкая и логичная архитектура, правильное распределение внутренних ссылок помогают поисковикам лучше понимать и индексировать сайт. Внешние факторы, такие как обратные ссылки (backlinks), также являются важным элементом SEO-продвижения. Качественные ссылки с авторитетных ресурсов повышают доверие поисковых систем к вашему сайту. Скорость загрузки страниц и адаптивный дизайн для мобильных устройств становятся особенно критичными в современном SEO-ландшафте. Учитывая все эти элементы и регулярно анализируя результаты, можно добиться устойчивого роста органического трафика и улучшения позиций в поисковой выдаче.

    Источник

  • اکتبر 11, 2024 در t 8:59 ق.ظ
    Permalink

    Undeniably believe that which you said. Your favorite justification appeared to
    be on the web the simplest thing to be aware of.
    I say to you, I certainly get irked while people consider worries that they just do not know about.
    You managed to hit the nail upon the top as well
    as defined out the whole thing without having side-effects , people can take a signal.
    Will probably be back to get more. Thanks

  • اکتبر 11, 2024 در t 1:25 ب.ظ
    Permalink

    В условиях современного общества наркомания и алкоголизм стали актуальными и серьезными проблемами, затрагивающими не только индивидуумов, но и их семьи, сообщества. Эти заболевания не просто влияют на физическое здоровье, они наносят урон психоэмоциональному состоянию, нарушают социальные связи и ухудшают качество жизни. Наркологический центр “Новый горизонт” предлагает целостный и научно обоснованный подход к лечению зависимостей от психоактивных веществ.
    Получить дополнительную информацию – наркология справка на права

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.