هوپا، انجمن علم ایران

می دانیم که انتقال حرارت از طریق تابشی (مثل دریافت حرارت خورشید در زمین) ناشی از مجموع انرژی است که توسط فوتون های بخش مادون قرمز طیف جا به جا می شود. حال پرسش این است که میزان انرژی گرمائی دریافت شده، به تعداد فوتون های دریافتی در واحد سطح در واحد زمان بستگی دارد و یا به سرعت نور در مسیر انتقال؟

دلیل در میان گذاشتن این پرسش، مطلبی در صفحه ی زیر است که در آن گفته « ... اگر سرعت نور 1000 برابر بیشتر بود، خورشید یک میلیون بار داغ‌تر می‌شد؛ بنابراین ما پخته می شدیم»:

http://iliadint.com/mag/p/2465


.

فک میکنم دلیل حرفش اینه که انرژی فوتونهای نور از رابطه hf بدست میاد که f خودش میشه سرعت موج(در اینجا C) تقسیم بر طول موج.
وقتی سرعت نور زیاد باشه،فرکانس و به طبع اون انرژی هم زیاد میشه.

stanly نوشته شده:فک میکنم دلیل حرفش اینه که انرژی فوتونهای نور از رابطه hf بدست میاد که f خودش میشه سرعت موج(در اینجا C) تقسیم بر طول موج.
وقتی سرعت نور زیاد باشه،فرکانس و به طبع اون انرژی هم زیاد میشه.

نه خیر
من فکر کنم به خاطر رابطه ی E=mc^2 باشه. انرژی خورشید اتمیه و برای همین یه بخشی از جرم طبق رابطه ی انیشتین ناپدید و کاملاً به انرژی تبدیل میشه. برای همین توی این معادله اگه سرعت نور هزار برابر بشه، انرژی آزاد شده به ازاء ناپدید شدنه یه مقدار مشخصی از جرم، یک میلیون برابر میشه.

stanly نوشته شده:فکر میکنم دلیل حرفش اینه که انرژی فوتونهای نور از رابطه hf بدست میاد که f خودش میشه سرعت موج(در اینجا C) تقسیم بر طول موج.
وقتی سرعت نور زیاد باشه،فرکانس و به طبع اون انرژی هم زیاد میشه.

البته اگه فرکانس نور زیاد بشه، دیگه در بازه ی IR قرار نمی گیره و دیگه ویژگی های این بخش طیف رو - از نظر قابلیت انتقال حرارت تابشی - نخواهد داشت.

[email protected] نوشته شده:من فکر کنم به خاطر رابطه ی E=mc^2 باشه. انرژی خورشید اتمیه و برای همین یه بخشی از جرم طبق رابطه ی انیشتین ناپدید و کاملاً به انرژی تبدیل میشه. برای همین توی این معادله اگه سرعت نور هزار برابر بشه، انرژی آزاد شده به ازاء ناپدید شدنه یه مقدار مشخصی از جرم، یک میلیون برابر میشه.

باز همون مشکل بالا پیش میاد، یعنی طول موج نور به گونه ای تغییر می کنه که در بازه ی تابش های ریز موج پر انرژی قرار می گیره که دیگر خاصیت های تابش زیر قرمز را ندارد و البته زمین هم محافظت هائی در برابر آن دارد.

candle نوشته شده:باز همون مشکل بالا پیش میاد، یعنی طول موج نور به گونه ای تغییر می کنه که در بازه ی تابش های ریز موج پر انرژی قرار می گیره که دیگر خاصیت های تابش زیر قرمز را ندارد و البته زمین هم محافظت هائی در برابر آن دارد.

بله اینم حرفیه! تا اونجایی که یادم میاد، توی فرایند برخورد ماده و پاد ماده یک یا دو فوتونه گاما تولید می شد که احتمالاً افزایش سرعت نور باعث میشه این فوتون ها دارای طول موج کمتری بشن البته به شرطی که به جای کم شدن طول موج، به تعداد فوتون های تولید شده اضافه نشه! و احتمالاً درست می گید که طیف نوری به سمت گاما شیفت می کنه که در اینصورت زمین احتمالاً کمتر گرم می شه البته ممکنه زیادیِ پرتو های گاما، ترکیبات شیمیایی جو رو توی لایه های بالایی تغییر بده و مثلاً خاصیت گلخانه ای زمین رو به صورت غیر مستقیم افزایش بده...

سوال جالبی هست. هرچند که به وضوح منظور نویسنده ی اون مقاله عامیانه همان E=mc^2 هست که به اون اشاره شد، اما چند نکته هست که باید بگم.

1) در مورد فرکانس بحث هایی مطرح شد، از جمله:

candle نوشته شده:باز همون مشکل بالا پیش میاد، یعنی طول موج نور به گونه ای تغییر می کنه که در بازه ی تابش های ریز موج پر انرژی قرار می گیره که دیگر خاصیت های تابش زیر قرمز را ندارد و البته زمین هم محافظت هائی در برابر آن دارد.

سوال اینه که آیا با تغییر سرعت نور، فرکانس تابشی اون عوض میشه؟
باید بگم خیر. چیزی که عوض میشه طول موجه و فرکانس ارتباط به سرعت نور نداره.
اساسا فرکانس به نحوه ی generation فوتون بستگی داره. به طول مثال اگر از الکترون-حفره ایجاد بشه، به اختلاف ترازهای الکترونها بستگی داره. یا اگر از یک فرایند غیرخطی پارامتریک ترکیب فوتون (wave-mixing) ایجاد بشه به فرکانس اولیه بستگی داره. چنانچه مکانیکی هم ایجاد بشه به فرکانس نوسانات مکانیکی بستگی خواهد داشت. (البته این مورد آخر در فرکانس مرئی به صورت ماکروسکپیک عملی نیست، اما در فرکانس های پایینتر رادیویی، امکان تولید فوتون با نوسانات مکانیکی ممکن است. در فرکانس های مرئی، به صورت کوانتمی، با استفاده از فونون های اپتیکی/آکوستیکی امکان تولید ِ مکانیکی فوتون ممکن هست.)
بنابراین اگر سرعت نور هزار برابر بشه، طول موج اون افزایش خواهد یافت که اون هم در روابط ما ب خورشید تاثیر چندانی نخواهد داشت. بجز اینکه احتمالا نور خورشید به راحتی از پرده ی حریر آویزان از پنجره عبور خواهد کرد (چرا؟).

2) اما نکته ی مهم دیگه اینه که هرچند طبق E=mc^2 انرژی یک میلیون برابر میشه، اما آیا خورشید هم یک میلیون برابر داغتر خواهد شد؟
اینجا ظاهرا چیزی فراموش شده. چنانچه مسئله را کلاسیکی در نظر بگیریم، میشه انرژی خورشید رو با قانون استفان-بولتزمان بیان کرد.
طبق اون
E=sigma*T^4
اما کافی هست قانون استفان-بولتزمان رو سرچ کنید تا متوجه بشید در ضریب sigma معکوس توان ِ دو سرعت نور وجود داره.
بنابراین اگر فرض بکنیم که انرژی یک میلیون برابر میشه (که البته بنده شک دارم چرا که ممکن هست مورد دیگه ای رو از قلم انداخته باشیم)، اما دمای خورشید 1000 برابر خواهد شد.

Cartouche نوشته شده: با تغییر سرعت نور فرکانس تابشی اون عوض نمیشه، چیزی که عوض میشه طول موجه و فرکانس ارتباطی به سرعت نور نداره.

درود و سپاس فراوان،
پس به نظرتان در معادله ی زیر که مربوط به امواج الکترومگنتیکی است که از خلا عبور می کنند، چنین دگرسانی خواهیم داشت؟ :

.

candle نوشته شده:

Cartouche نوشته شده: با تغییر سرعت نور فرکانس تابشی اون عوض نمیشه، چیزی که عوض میشه طول موجه و فرکانس ارتباطی به سرعت نور نداره.

درود و سپاس فراوان،
پس به نظرتان در معادله ی زیر که مربوط به امواج الکترومگنتیکی است که از خلا عبور می کنند، چنین دگرسانی خواهیم داشت؟ :

.

بله. دقیقا