تابش جسم سیاه

سلام

در فیزیک پدیده هایی هستند که با تحلیل کلاسیکی نمی توانیم توجیه و نتایج درستی برای آن ها بیابیم . یکی از این پدیده ها تابش جسم سیاه یا Black body radiation است . در ادامه قصد داریم با معرفی پدیده تابش جسم سیاه به دلایل عدم توانایی فیزیک کلاسیک در توضیح این پدیده و سپس توجیه و توضیح پدیده تابش جسم سیاه بپردازیم . در ادامه با ریسمان همراه باشید .

معرفی تابش جسم سیاه :

وقتی به هر جسمی گرما می دهیم ، آن جسم از خود تابش و تشعشع صادر می کند . حال هر چه دمای جسم بالاتر باشد مقدار تابش نیز بیشتر می شود . مثلا رنگ جسم از قرمز به سمت زرد و سپس سفید تغییر می کند که شامل طیف رنگی بیشتری است .همه اجسام دارای تشعشع هستند حتی در دمای اتاق اما بیشتر این تابش ها در دمای اتاق در ناحیه فروسرخ یا مادون قرمز قرار دارند . برای آشنایی بیشتر با این تابش های گرمایی می توانید به مطلب “ دید از دریچه فروسرخ ” مراجعه نمایید .

هر جسمی همان تابش ها و فرکانس ها یی که تابش می کند را جذب هم می کند به همین دلیل اجسام در کنار هم در تعادل گرمایی قرار دارند .

حال جسمی را در نظر بگیرید که توانایی تابش تمام طول موج ها در گستره طیف امواج الکترومغناطیس را داشته باشد ؛ بنابراین این جسم توانایی جذب تمام طول موج های طیف الکترومغناطیس را دارا است و هر موجی با هر طول موجی که به این جسم برخورد کند جذب می شود و هیچ بازتابی ندارد که دیده شود و از خود اثری داشته باشد . به همین دلیل به این جسم جسم سیاه گفته می شود .

تابش جسم سیاه

تابش جسم سیاه

عدم توانایی فیزیک کلاسیک در تابش جسم سیاه :

برای بررسی تابش جسم سیاه از نمودارطول موج بر حسب چگالی تابش و مقیاس دما استفاده می کنند که می توانید در شکل بالا ملاحظه نمایید . این نمودار دارای یک بیشینه است که بر حسب دما جابه جا می شود . هر چه دما بالا تر برود این بیشینه به سمت چپ و طول موج های کوچکتر حرکت می کند .

در حوزه فیزیک کلاسیک و فرمول های کلاسیکی توانایی توضیح تمام نمودار را نداریم . قانون وین و قانون ریلی جینز هر کدام تنها می توانند بخشی از نمودار را توصیف کنند که بر روی شکل حوزه کاری هر کدام مشخص شده است .

قانون وین در طول موج های بلند تر به انرژی بی نهایت می انجامد که پاسخی نادرست است و قانون ریلی جینز هم به فاجعه فرابنفش می انجامد که باز هم به فرکانس بی نهایت می رسیم که درست نیست .

فیزیک مدرن و توضیح تابش جسم سیاه :

خوب همین عدم توانایی فیزیک کلاسیک ادامه داشت تا این که پلانک برای توجیه پدیده تابش فرابنفش یک فرمول ارائه داد که با استفاده از عدد ثابتی به نام ثابت پلانک که ۶٫۶۲ ضرب در ۱۰ به توان منفی ۳۴ ژول ثانیه تعریفش کردن توانست تطابق کاملی با نمودار تابش جسم سیاه پیدا کند . این فرمول هم در طول موج های بالا و هم در طول موج های پایین به درستی جواب می داد که می توانید در پایین شکل فرمول پلانک را مشاهده نمایید .

این مطلب کاملا تالیفی است و حق نشر آن برای ریسمان محفوظ است .

انتشار این مطلب تنها با ذکر نام ریسمان و لینک فعال مطلب مجاز است .

لینک مستقیم مطلب :   http://goo.gl/QZfqO9

امیدوارم مورد استفاده شما قرار گرفته باشد .

اشتراک گذاري در کلوب اشتراک گذاري در گوگل پلاس اشتراک گذاري در فيسبوک

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

یک پاسخ

  1. خلیل مکری گفت:

    با سلام
    مطالب زیادی رو در مورد دنیای کوانتوم خونده بودم ولی زیاد متوجه رخنه ها در فیزیک کلاسیک نشده بودم و جرا کوانتم ولی بیان تون زیبا بود دستتون درد نکند

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *