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.

 

104,781 دیدگاه برای «تابش جسم سیاه»

  • yotizolew
    ژانویه 25, 2025 در t 11:25 ق.ظ
    Permalink

    Goldyssun для вас свои двери скоро распахнет. Новый гостевой дом в себе только лучшее будет сочетать. Стараемся для вас предоставлять уют. У вас есть возможность насладиться атмосферой расслабления и отпуска. Ищете кисловодск гостевые дома цены? Gostevoy-dom-kislovodsk.ru – ресурс, где опубликована подробная информация, посмотрите ее уже сегодня. Стремимся для гостей уникальное пространство создать. Номера в «Goldyssun» будут современным дизайном и продуманным функционалом радовать. Как только гостевой дом готов будет, мы вам по нашим каналам связи сообщим.

  • contbremaran1984
    ژانویه 25, 2025 در t 12:33 ب.ظ
    Permalink

    As well as direct participants in technological progress are ambiguous and will be functionally spaced into independent elements. Being just part of the overall picture, striving to replace traditional production, nanotechnology to this day remain the destiny of liberals, who are eager to be mixed with non-unique data to the degree of perfect unrecognizability, which is why their status of uselessness increases!

  • buying cheap depo medrol tablets
    ژانویه 25, 2025 در t 12:40 ب.ظ
    Permalink

    cost of generic depo medrol prices can i purchase depo medrol without insurance how to buy depo medrol pill
    where buy generic depo medrol prices can i order cheap depo medrol where can i buy generic depo medrol pills
    can you get cheap depo medrol pill
    how to buy generic depo medrol without insurance where to buy generic depo medrol without a prescription can i order generic depo medrol without insurance
    generic depo medrol without prescription where can i buy generic depo medrol no prescription can you get cheap depo medrol prices

  • LhaneVup
    ژانویه 25, 2025 در t 1:01 ب.ظ
    Permalink

    I got this website from my pal who told me regarding this site and at the moment this time I am visiting this web site and reading very informative posts at this time.
    https://xn—–7kcgiiy1bf2ancu8h.xn--p1ai

  • buying co-amoxiclav without rx
    ژانویه 25, 2025 در t 1:21 ب.ظ
    Permalink

    can i buy co-amoxiclav no prescription can i buy generic co-amoxiclav no prescription buy co-amoxiclav tablets
    get co-amoxiclav pill get co-amoxiclav without a prescription can i order cheap co-amoxiclav without a prescription
    can i get co-amoxiclav no prescription
    where can i get cheap co-amoxiclav for sale can i get co-amoxiclav tablets cheap co-amoxiclav for sale
    where can i get co-amoxiclav can i buy cheap co-amoxiclav tablets where buy generic co-amoxiclav pill

  • PiratdanoRi
    ژانویه 25, 2025 در t 2:01 ب.ظ
    Permalink

    На сайте https://t.me/win1_russia вы ознакомитесь со всей интересной, полезной и актуальной информацией, которая касается проекта «1win». Этот новостной канал является официальным, а потому именно здесь публикуются самые любопытные новости, увлекательная информация, которая будет вам полезна. Есть возможность зайти на этот канал через свой смартфон либо компьютер. Получите самую полную и исчерпывающую информацию прямо сейчас. Здесь публикуются данные об акциях, промокоды, предстоящие события.

  • where buy avodart without insurance
    ژانویه 25, 2025 در t 5:27 ب.ظ
    Permalink

    avodart experiences can i buy generic avodart without insurance how can i get generic avodart online
    can i purchase avodart online where to get avodart for sale can i purchase avodart without dr prescription
    how to buy avodart tablets
    order generic avodart tablets avodart australia get avodart price
    how to get generic avodart price how can i get generic avodart online get generic avodart pills

  • Lavta
    ژانویه 25, 2025 در t 6:03 ب.ظ
    Permalink

    Luthier olmak, sabır ve tutkuyla harmanlanmış bir yolculuktur. Bu ustaların emekleri, sadece bir enstrüman değil, geçmişle geleceği birleştiren bir sanat eseri yaratır. Geleneksel tınıların peşindeyseniz, bir luthierin elinden çıkan enstrümanlarla tanışmayı ihmal etmeyin!

  • urpunguseals1978
    ژانویه 25, 2025 در t 6:31 ب.ظ
    Permalink

    Just as the beginning of everyday work on the formation of a position ensures the relevance of the progress of the professional community. And there is no doubt that the diagrams of relations are turned into a laughing stock, although their very existence brings undoubted benefit to society.

  • Tinaslltar
    ژانویه 25, 2025 در t 6:34 ب.ظ
    Permalink

    RateOK предлагает с достоверной информацией вам ознакомиться. Здесь представлен рейтинг наилучших электросамокатов, мотобуксировщиков, автомобильных аккумуляторов, отбойников для амортизаторов, опорных подшипников, моторных масел для турбированных двигателей. https://rateok.ru – портал, где есть такие рубрики: красота и здоровье, услуги, ремонт и стройка, хобби и отдых и многое другое. Здесь есть удобный поиск, рекомендуем им воспользоваться. Также тут собрана подборка популярных обзоров. У нас найдете то, что подходит именно вам!

  • Coquitlam Injury Recovery Physiotherapy Services
    ژانویه 25, 2025 در t 7:50 ب.ظ
    Permalink

    My brother suggested I may like this web site. He was once entirely right.
    This publish actually made my day. You cann’t believe just how
    so much time I had spent for this information! Thanks!

  • can i buy motilium prices
    ژانویه 25, 2025 در t 8:22 ب.ظ
    Permalink

    where can i get generic motilium prices can i purchase motilium price can i get cheap motilium tablets
    can i get motilium without insurance buy generic motilium pill where can i buy motilium without rx
    how to buy generic motilium for sale
    can i purchase motilium price order motilium without a prescription can you buy cheap motilium no prescription
    buy cheap motilium pills where can i get generic motilium without insurance how to get generic motilium without dr prescription

  • Psikolog Faruk CESUR
    ژانویه 25, 2025 در t 10:02 ب.ظ
    Permalink

    This article is so relatable and packed with valuable insights. It really made me reflect on my communication style in relationships. Thank you!

  • BidamtAbept
    ژانویه 25, 2025 در t 11:07 ب.ظ
    Permalink

    На сайте https://labinsk-remont.ru/ есть возможность воспользоваться такой услугой, как перевозка груза на легковом транспорте. Записаться на услугу вы сможете в режиме реального времени, воспользовавшись специальной формой. При этом вы сможете самостоятельно подобрать специалиста для оказания услуги. Что касается стоимости, то она зависит от самых разных факторов, включая объем груза и расстояние. Изучите содержательные отзывы о работе компании. В бригаде работают надежные, аккуратные водители.

  • Rodenegah
    ژانویه 25, 2025 در t 11:14 ب.ظ
    Permalink

    На сайте https://hitster.biz вы получаете возможность послушать лучшие песни, которые берут за душу, а прослушивать их можно в любое время и на любом устройстве, в том числе, смартфоне или плеере. Есть новинки, а также те композиции, которые у всех на слуху. Они подарят огромное количество драйва, зарядят позитивом, приятными эмоциями, поэтому вы получите исключительно положительные эмоции. Вы сможете послушать рекомендованные треки, которые нравятся большинству пользователей. Специально для вас предусмотрен специальный плеер для удобства.

  • can i purchase cheap albuterol for sale
    ژانویه 25, 2025 در t 11:42 ب.ظ
    Permalink

    can you buy albuterol inhaler otc canada where can i buy albuterol sulfate inhalation solution cost generic albuterol without prescription
    buy albuterol for weight loss where buy albuterol prices can i purchase generic albuterol pills
    albuterol liquid dosage chart
    order cheap albuterol tablets can i buy cheap albuterol no prescription buy albuterol sulfate tablets
    buy albuterol sulfate inhalation solution 0 083 online buy cheap albuterol without rx albuterol buy canada

  • cost of cheap cipro without prescription
    ژانویه 26, 2025 در t 12:17 ق.ظ
    Permalink

    where to get cipro without prescription where can i buy generic cipro tablets cheap cipro without insurance
    how can i get generic cipro without rx can i purchase cheap cipro how to get generic cipro no prescription
    where can i get generic cipro pills
    can i buy cipro without insurance can you buy cipro can you buy cipro in singapore without a prescription
    get cipro price where can i buy cipro for sale order cheap cipro without a prescription

  • オナホ 高級
    ژانویه 26, 2025 در t 12:20 ق.ظ
    Permalink

    lovedollor not actually representative.Some scholars describe how Asian American media depictions still tend to reinforce stereotypes,

  • XajuvelGoK
    ژانویه 26, 2025 در t 12:37 ق.ظ
    Permalink

    На сайте https://tent3302.ru/ изучите телефон компании, которая предлагает приобрести запчасти для техники ГАЗ и по самым лучшим расценкам. Однако перед тем как приезжать на склад, необходимо обязательно позвонить по номеру, чтобы уточнить, есть ли необходимые комплектующие на складе. Основная сфера деятельности предприятия заключается в реализации запчастей на Газель Некст, 3302, Бизнес. Все комплектующие соответствуют ГОСТу. Под заказ может быть доставлен двигатель на Газель Камминз 2.8.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.