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.

 

105,563 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • نوامبر 13, 2024 در t 9:25 ق.ظ
    Permalink

    Алкогольная зависимость — это сложное заболевание, требующее внимательного подхода и квалифицированной помощи. Запой характеризуется длительным потреблением этанола, что приводит к развитию физической и психической зависимости. Это состояние может вызвать множество осложнений, включая нарушения функций внутренних органов, развитие абстинентного синдрома и риск алкогольного делирия. Важно отметить, что вывод из запоя является ключевым этапом лечения, который может быть реализован как в стационарных условиях, так и на дому.
    Изучить вопрос глубже – частный вывод из запоя

  • نوامبر 13, 2024 در t 9:32 ق.ظ
    Permalink

    Вывод из запоя представляет собой важный этап в процессе лечения алкогольной зависимости. Это медицинская процедура, необходимая для устранения токсических веществ, накопленных в организме в результате длительного употребления алкоголя. Алкогольная зависимость может вызывать множество проблем, включая физические и психоэмоциональные расстройства. Своевременное вмешательство специалистов помогает минимизировать риски и способствует восстановлению здоровья пациента.
    Получить дополнительную информацию – лучший анонимный вывод из запоя на дому

  • نوامبر 13, 2024 در t 9:53 ق.ظ
    Permalink

    Вывод из запоя — это важный аспект в лечении алкогольной зависимости, требующий комплексного подхода. Данная процедура направлена на устранение токсических веществ, накапливающихся в организме в результате длительного употребления алкоголя. Своевременное вмешательство специалистов способствует успешному восстановлению здоровья пациента.
    Ознакомиться с деталями – вывод из запоя на дому

  • نوامبر 13, 2024 در t 9:58 ق.ظ
    Permalink

    Вывод из запоя на дому становится всё более востребованной услугой, поскольку многие люди предпочитают получать медицинскую помощь в привычной обстановке. Этот подход позволяет сохранить анонимность, что особенно важно для пациентов, страдающих алкогольной зависимостью. Услуга оказывается квалифицированным медицинским персоналом, что гарантирует высокий уровень профессионализма.
    Подробнее тут – вывод из запоя

  • نوامبر 13, 2024 در t 10:27 ق.ظ
    Permalink

    Зависимость — это сложная проблема, затрагивающая не только самого человека, но также его семью и общество в целом. К сожалению, всё больше людей сталкиваются с последствиями наркомании, алкоголизма и игромании. Эти расстройства требуют профессионального вмешательства для успешного лечения. Наркологическая клиника “Светлое Будущее” предоставляет комплексные услуги, направленные на восстановление здоровья и возвращение пациентов к полноценной жизни. Мы понимаем, что каждый случай уникален, и поэтому предлагаем индивидуальный подход к каждому пациенту.
    Изучить вопрос глубже – вывод из запоя анонимно

  • نوامبر 13, 2024 در t 11:27 ق.ظ
    Permalink

    Миссия клиники заключается в предоставлении качественной помощи людям, страдающим от различных зависимостей. Мы понимаем, что зависимость — это заболевание, требующее комплексного подхода. В “Клиника Наркологии и Психотерапии” мы стремимся создать атмосферу доверия, где каждый пациент может открыто говорить о своих проблемах, получая поддержку от опытных специалистов. Наша команда предлагает лечение, основанное на научных данных и современных методах, что позволяет достигать высоких результатов.
    Получить дополнительную информацию – вывод из запоя на дому

  • نوامبر 13, 2024 در t 11:32 ق.ظ
    Permalink

    Наркологическая клиника “Вектор здоровья” – специализированное медицинское учреждение, предназначенное для оказания помощи лицам, страдающим от алкогольной и наркотической зависимости. Наша основная задача – предоставить эффективные методы лечения и поддержку, чтобы помочь пациентам преодолеть пагубное пристрастие и вернуть их к здоровой и полноценной жизни.
    Разобраться лучше – вывод из запоя анонимно

  • نوامبر 13, 2024 در t 12:08 ب.ظ
    Permalink

    Вы уже слышали о Рускеальском экспрессе? Это поезд, движущийся с помощью паровозной тяги и курсирующий между Сортавалой и Рускеалой. Локомотив был выпущен в середине XX века, внутреннее убранство создано по образцу и подобию вагонов XVIII—XIX вв.еков. Путешествие на Рускеальском экспрессе к мраморному каньону Рускеала — захватывающий туристический маршрут, оформить билеты можно прямо на сайте https://ruskealskiy-express.ru/ или по телефону +7 (495) 165-14-06

  • نوامبر 13, 2024 در t 12:09 ب.ظ
    Permalink

    Onwin , Onwin Giriş, Onwin Güncel Adresi, Onwin Bonuslar, OnwinOnwin

  • نوامبر 13, 2024 در t 12:17 ب.ظ
    Permalink

    Алкогольная интоксикация – это патологическое состояние, вызванное чрезмерным потреблением спиртных напитков. Хроническая форма злоупотребления этанолом ведёт к развитию абстинентного синдрома, который в обиходе называют «запоем». Выведение из запоя представляет собой комплексную медицинскую процедуру, направленную на купирование острых симптомов интоксикации, а также на коррекцию соматических нарушений, возникающих на фоне длительного употребления алкоголя.
    Получить дополнительную информацию – вывод из запоя анонимно

  • نوامبر 13, 2024 در t 12:57 ب.ظ
    Permalink

    Hi, just required you to know I he added your site to my Google bookmarks due to your layout. But seriously, I believe your internet site has 1 in the freshest theme I??ve came across.Seo Paketi Skype: By_uMuT@KRaLBenim.Com -_- live:by_umut

  • نوامبر 13, 2024 در t 1:01 ب.ظ
    Permalink

    На сайте https://vavada12.com поиграйте в такое онлайн-казино, которое было открыто в 2017 году. Сейчас считается одним из самых востребованных, потому как честно и максимально ответственно ведет свою деятельность. При этом все положенные средства выплачиваются сразу же, без обмана. Это проверенное и надежное заведение работает по лицензии, поэтому вызывает доверие. Вы получаете шанс поиграть в слоты, видеопокер, настольные игры. Возможно попытать свои силы, изучив демо-версию, которая позволит набить руку.

  • نوامبر 13, 2024 در t 1:16 ب.ظ
    Permalink

    Современное общество сталкивается с различными вызовами, связанными с зависимостями. Эти проблемы оказывают разрушительное воздействие на здоровье человека, его социальные связи, а также влияют на психоэмоциональное состояние. Наркологическая клиника “Чистый лист” предназначена для оказания квалифицированной помощи пациентам, страдающим от зависимостей, а также для проведения образовательных мероприятий, направленных на профилактику и осознание опасностей, связанных с наркоманией, алкоголизмом и игроманией.
    Узнать больше – вывод из запоя на дому

  • نوامبر 13, 2024 در t 1:20 ب.ظ
    Permalink

    Миссия нашего центра заключается в предоставлении комплексной помощи пациентам с зависимостями. Мы уверены, что зависимость — это не приговор, а болезнь, которую можно и нужно лечить. “Луч надежды” создаёт атмосферу, способствующую психологическому комфорту и эмоциональной поддержке. Каждый пациент может рассчитывать на индивидуальный подход, что является важным аспектом успешного лечения.
    Детальнее – вывод из запоя недорого наркология

  • نوامبر 13, 2024 در t 1:40 ب.ظ
    Permalink

    Для многих пациентов обращение в наркологическую клинику вызывает значительный психологический дискомфорт, страх огласки и нежелание прерывать привычный образ жизни. В таких случаях оптимальным решением становится вызов нарколога на дом. Это позволяет пройти курс детоксикации и получить необходимую медицинскую помощь анонимно, в комфортных для больного условиях. Важно учитывать, что такой подход требует наличия определённых показаний.
    Подробнее можно узнать тут – вывод из запоя в стационаре

  • نوامبر 13, 2024 در t 2:39 ب.ظ
    Permalink

    Для домохозяек на сайте https://meatportal.com.ua/ собрана полезная и актуальная информация, которая поможет улучшить навыки, научиться новому. Все ради того, чтобы порадовать семью и близких. MeatPortal делится советами для всех женщин.

  • نوامبر 13, 2024 در t 6:50 ب.ظ
    Permalink

    Зайдите на сайт https://gotbee.ru/ и вы сможете ознакомиться с предложениями о продаже готового бизнеса от собственников. Купить готовый бизнес, в различных сферах, в разных регионах. Просмотрите различные предложения в каталоге, включая полноценную информацию о бизнесе. Выбирайте то что вам нравится и связывайтесь с собственником напрямую.

  • نوامبر 13, 2024 در t 7:13 ب.ظ
    Permalink

    Looking to traverse top-notch play options beyond the usual? Casino enthusiasts and untrained players alike can determine an preposterous choice of gaming experiences and learn with respect to unique excluding bonuses, strategies, and updates in the industry. If you’re kinky hither decision the a-one online casinos or after to curb advised on the latest trends, blog here. Dip in to learn more and prevail upon the most of your gaming jaunt!

  • نوامبر 13, 2024 در t 7:35 ب.ظ
    Permalink

    На сайте http://dcendy.ru осуществляется продажа электротехнического оборудования на самых выгодных условиях. На всю продукцию установлены привлекательные и доступные расценки. В каталоге вы найдете уборочный инвентарь, сетевые фильтры, уборочники, а также аккумуляторы, фотовспышки и многое другое. Вся продукция от лучших марок, которые показали себя с положительной стороны. Регулярно на портале появляются интересные новинки. Все товары реализуются по доступным ценам. При необходимости воспользуйтесь помощью менеджеров.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.