مشاوره رایگان تحصیلی
منو

تابش جسم سیاه

: تابش جسم سياه :

تابش جسم سياه

هر جسم جامدي كسر يعني از تابش فرودي بر سطح خود را درمي‌آشامد، بقيه اين تابش بازتاب مي‌يابد. يك جسم سياه ايده‌آل به صورت ماده‌اي كه تمامي تابش فرودي را ، بدون هيچ بازتابس درمي‌آشامد، تعريف مي‌شود.

از ديدگاه نظريه كوانتومي ، جسم سياه عبارت است از ماده‌اي كه تعداد بيشماري تراز انرژي كوانتيده (در گستره وسيعي از اختلاف انرژيها) است. بطوري كه هر نوتروني كه با بسامدي بر آن فرود آيد در آشاميده مي‌شود. از آنجا كه انرژي درآشاميده بوسيله يك ماده دماي آن را افزايش مي‌دهد، اگر هيچ انرژي گسيل نشود، يك درآشام كامل يا جسم سياه ، گسيل كننده كامل نيز هست.

اطلاعات اوليه

تمام اجسام در دماي متناهي ، امواج الكترومغناطيسي تابش مي‌‌كنند. طيفهاي تابشي ناشي از گازهاي اتمي ، كه در آنها اتمها بسيار از هم دور و فقط بطور ضعيف به هم بر هم كنش مي‌كنند، شامل فركانس‌ها يا طول موجهاي گسسته هستند. طيف مولكولها، كه علاوه بر گذارهاي الكتروني ، با سمعهاي ناشي از گذارها دوراني و ارتعاشي همراه هستند، نيز شامل خطوط گسسته‌اند.

يك جسم جامد ، از لحاظ تابش يا درآشامي از اين هم پيچيده‌تر است، و از بعضي لحاظ مي‌توان آن را به عنوان يك مولكول بسيار بزرگ كه تعداد درجات آزادي آن متناظر افزايش يافته است، در نظر گرفت. تابش گسيل شده توسط جامد ، با تابش تمام فركانس‌ها يا طول موج‌ها، شامل يك طيف پيوسته است. بر اين اساس به صورت ايده‌آل ماده‌اي تعريف مي‌شود كه مي‌تواند تمام فركانس‌هاي طيف الكترومغناطيسي را جذب كند. همين جسم اگر چنانچه گرم شود، بايد بتواند تمام فركانس‌هاي طيف الكترومغناطيسي را تابش كند.

جسم سياه تقريبي

كاواكي كه حفره بسيار كوچكي در روي آن تعبيه شده است، تقريب بسيار خوبي از جسم سياه است. هر تابشي مه بر اين حفره بتابد، از طريق آن وارد كاواك مي‌شود و احتمال بسيار كمي وجود دارد كه بلافاصله مجددا باز تابيده شود. در عوض بازتابش، اين تابش يا درآشاميده مي‌شود يا بطور مكرر در ديواره‌هاي داخلي جسم سياه بازتاب مي‌يابد. در نتيجه عملا تمامي تابش كه از طريق اين حفره وارد كاواك مي‌شود، در اين ظرف درآشاميده مي‌شود.

حال اگر كاواك مورد نظر را تا دماي مفروض T حرارت دهيم، ديواره‌هاي دروني آن، با آهنگ يكسان فوتونها را گسيل مي‌كنند و درمي‌آشامند. تحت اين شرايط مي‌توان گفت كه تابش الكترومغناطيسي با ديواره‌هاي داخلي در تعادل گرمايي است. كيرشهف نشان داد كه طبق قانون دوم ترموديناميك تابش داخل كاواك در هر طول موجي بايد همسانگرد (يعني ، شار تابشي مستقل از راستا باشد)، همگن (شار تابشي در تمام نقاط فضا يكسان باشد) بوده و نيز در تمام كاواك‌هايي كه دمايشان برابر است يكسان باشد.

خواص عمومي تابش جسم سياه

· انرژي كه در بازه كوچك فركانسي dv

· بين فركانس‌هاي v

· و v+dv

· گسيل مي‌شود، در دماي ثابت نخست با فركانس افزايش پيدا مي‌كند، سپس به يك تعداد ماكزيمم مي‌رسد، و سرانجام در فركانس‌هاي باز هم بالاتر كاهش مي‌يابد.

· انرژي تابشي به ازاي هر فركانس با دما افزايش پيدا مي‌كند، در نتيجه ، انرژي كل تابشي ، با دما افزايش مي‌يابد. قبل از پيدايش نظريه پلانك در مورد جسم سياه ، معلوم شد كه انرژي تابشي با توان چهارم دما تغيير مي‌كند، كه اين بيان به قانون استيفان بولتزمن معروف است.

· با افزايش دماي جسم تابش كننده كسر بيشتري از تابش گسيل شده توسط مولفه‌هاي فركانس بالاتر حمل مي‌شود.

· طيف تابش جسم سياه مستقل از ماده‌اي است كه تابش كننده از آن ساخته شده است.

توجيه خواص جسم سياه با استفاده از نظريه كلاسيك

تمام كوششها براي به دست آوردن منحني‌هاي مشاهده شده تجربي در مورد تابش جسم سياه ، با شكست مواجه شد. از جمله اين كوشش‌ها مي‌توان به قانون وين استفاده كرد. وي با استفاده از مدلي كه جز براي تاريخ دانها، براي ديگران جالب نبود، شكل خاصي را براي انرژي تابشي يا گسيل شده بر حسب دما ارائه داد. قانون وين با وجود اين كه با مفاهيم كلي فيزيك كلاسيك سازگاري نداشت، توانست در فركانس‌هاي بالا نتايج تجربي را به خوبي تفسير كند. اما در فركانس‌هاي پايين با مشكل مواجه مي‌شد.

كار ديگري كه در اين زمينه انجام شد، قانون ريلي - جينز بود. ريلي قانون خود را از دو نتيجه كلاسيكي قانون تقسيم مساوي انرژي و محاسبه تعداد مدهاي تابش الكترومغناطيسي محبوس در داخل كاواك بدست آورد. قانون ريلي - جينز نيز در فركانس بالا كه در آن فرمول وين صادق است با نتايج تجربي وفق نمي‌دهد اما در فركانس‌هاي پايين مي‌توانست منحني‌ها را توجيه كند. بطور كلي ريلي – جينز نمي‌تواند درست باشد، چون اين قانون چگالي انرژي كل را بينهايت پيشگويي مي‌كند.

توجيه موافق با آزمايش تابش جسم سياه

در سال 1900 ماكس پلانك با تلفيق ماهرانه قوانين وين در فركانس‌هاي بالا و ريلي - جينز در فركانس‌هاي پايين ، رابطه‌اي را ارائه داد كه مي‌توانست در تمام فركانس‌ها با نتايج تجربي در توافق باشد. حسن رابطه پلانك در اين است كه هرگاه فركانس به سمت صفر ميل كند، اين قانون به قانون ريلي - جينز تبديل مي‌شود. همچنين در صورتي كه فركانس بزرگتر باشد، قانون وين نتيجه مي‌شود.

منبع :daneshnameh.roshd.ir




www.HUPAA.com
محک
مشاوره رایگان تحصیلی
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
آموزش زبان انگلیسی
سگال - موسسه خیریه حمایت از کودکان فلج مغزی
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
مشاوره رایگان تحصیلی
آخرین گفتگوها در انجمن
فوتون (14 پاسخ)
بالا رفتن آب در لوله مویین (1 پاسخ)
آنچه در مورد پشت پرده بیماری کرونا باید بدانیم (24 پاسخ)
فرضيه منو درباره منظومه شمسی بخونيد و نظر بديد (48 پاسخ)
جهان کراندار (7 پاسخ)
زمان لحظه ای ثابت (10 پاسخ)
زمین تخت گرایان (205 پاسخ)
كي ميتونه ثابت كنه كه دو خط موازي همديگر را در بي نهايت قطع ميكند (15 پاسخ)
موفقيت شبيه سازي سفر در زمان براي فوتون ها (7 پاسخ)
در زمان نمی توان سفر کرد (62 پاسخ)
در اين مكان انرژي از هيچ پديدار مي شود (4 پاسخ)
کیهان انتها دارد؟ میتواند تا بی نهایت منبسط شود؟ (18 پاسخ)
طول پلانک (19 پاسخ)
راه حلی آسان برای یافتن اعداد اول (13 پاسخ)
خورشید چگونه بر حرکت وضعی زمین تأثیر میگذارد؟ (7 پاسخ)
چگونه مي توان در زمان سفر كرد؟ (93 پاسخ)
خودبخودی بودن فشرده شدن گاز کامل (12 پاسخ)
آیا قبل از بیگ بنگ فضا-زمان وجود داشته است؟ (18 پاسخ)
زمان در دنیای کوانتوم (2 پاسخ)
آیا انرژی جرم دارد ؟ (32 پاسخ)
اگر چرخش زمین و ماه در یک جهت نبود چی می شد ؟ (5 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (99 پاسخ)
مشتق (3 پاسخ)
معادله حرکت بر روی سطح شیبدار با شتاب ثابت (14 پاسخ)
بیگ بنگ در چه چیزی اتفاق افتاده؟ -در هیچ ؟ (4 پاسخ)
مولکول DNA چرا فعالیت هوشمندانه ای بروز میده ؟ (5 پاسخ)
مکانیک کوانتوم و سیاهچاله (2 پاسخ)
چرا الکترون روی هسته سقوط نمیکند؟ (20 پاسخ)
توان تشعشعي از ذره شتابدار (2 پاسخ)
عبور از افق رویدادِ یک سیاهچاله (3 پاسخ)
آیا نور انرژی جنبشی خود را منتقل می کند؟ (19 پاسخ)
آیا نور به اجسام نیرو وارد می کند؟ (0 پاسخ)
فرق میان امواج گرانشی با امواج الکترومغناطیسی (6 پاسخ)
انحراف ژیروسکوپ (0 پاسخ)
جنس زمان از چیست؟ اصلا زمان چیست؟ (229 پاسخ)
آزمایش مربوط به فشار گازها (0 پاسخ)
گراویتون چیست؟ (22 پاسخ)
نظر شما درباره ی شکست تقارن ماده و ضد ماده (3 پاسخ)
نسبیت برای نور (8 پاسخ)
ناوردایی نسبت به زمان (2 پاسخ)
فرمول کولن (3 پاسخ)
نیروی وارد بر قاعده از طرف آب (9 پاسخ)
سوال درباره پیچ جاده (2 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (28 پاسخ)
با باقیمانده بافت مغز پس از جراحی چه می‌توان کرد؟ (0 پاسخ)
انرژی به ماده (1 پاسخ)
زبان اعداد و طیف ارتعاشی آنان در زندگی (3 پاسخ)
اصل طرد پاولی (2 پاسخ)
نمودار سه بعدی تبدیل جرم به انرژی (0 پاسخ)
سوالی در باب مسئله درهم تنیدگی کوانتومی (13 پاسخ)
معرفی مجله (0 پاسخ)
درهم تنیدگی برای ذراتِ تابش هاوکینگ (0 پاسخ)
بیا تو سوال بپرس (229 پاسخ)
تحولات کره در فضای ثابت و منبسط شونده (3 پاسخ)
پارادوکسی جدید در همزمانی (28 پاسخ)
سیاهچاله (4 پاسخ)
میدان هیگز (0 پاسخ)
بهترین نرم افزار محاسبات فیزیک (1 پاسخ)
تناقض در دو جنبه اصل نسبیت؟ (30 پاسخ)
چگونه بدانیم قلبمان سالم است؟ (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
چگونه موبایل و کامپیوتر خود را ضدعفونی کنیم؟
پیوند دستانی مردانه به زنی در هند
تنش‌ حرارتی چیست و تاثیر آن در آینده‌ی زمین چگونه است؟
سیاره‌ای که از آسمان آن آهن می‌بارد
۱۰ سوال مهم درباره‌ی ویروس کرونا
شناسایی کوچک‌ترین دایناسور جهان در یک کهربا
باکیفیت‌ترین پانوراما را از سطح مریخ
چطور خشکی پوست دست را از بین ببریم؟
سیستم ایمنی بدن چگونه کرونا ویروس جدید را هدف قرار می‌دهد؟
خانواده‌ی منظومه‌ی‌شمسی شلوغ‌تر شد
چگونه به بچه‌ها درباره‌ی ویروس کرونا آموزش دهیم؟
چربی‌سوزی را با قهوه تجربه کنید
چه مقدار پلاستیک در جهان بازیافت می‌شود؟
فضانوردان امریکایی، بالاخره از خاک امریکا راهی فضا می‌شوند
پرندگان غول‌پیکری که بر اروپا فرمانروایی کرده‌اند
چطور از خطر سیل در امان باشیم؟
آیا در سال ۲۰۱۴ ماده‌ی تاریک به طور اتفاقی کشف شده بود؟
انسان‌های اولیه از چه ابزاری استفاده می‌کرده‌اند؟
راهی ساده برای درمان اچ‌آی‌وی
چطور از تعطیلات‌مان در خانه لذت ببریم؟
کشف مولکول اکسیژن در خارج از کهکشان راه‌شیری
چرا جهان ما از ماده تشکیل شده؟ نه پادماده؟
تفاوت ویروس با باکتری چیست؟
از پروژه‌ی منهتن چه می‌دانید؟
غذاهایی که باعث تقویت سیستم ایمنی بدن می‌شوند
شبیه‌سازی سه‌بعدی از جهان
چگونه در مورد آزار جنسی با فرزندان خود صحبت کنید؟
آیا می‌توان بر اثرات مخرب جاذبه‌ی مریخ غلبه کرد؟
نتایج علمی از حملات ۱۱ سپتامبر
ابداع روشی برای یخ زدایی سریع سطوح مختلف
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
داستان گرانش، از ابتدا تا امروز (5+)
ستاره‌زایی در مکانی دور از انتظارها (0+)
ادبیات در دنیای خودروها (0+)
کرونا و پیشنهادهای عجیب درمان آن (0+)
چگونه با اضطراب غذایی مقابله کنیم؟ (0+)
قند باعث تغییر شیمیایی در مغز می‌شود (0+)
کشف منظومه‌ای با ستاره‌ای کوتوله و سیاره‌ای داغ (0+)
آیا واقعاً میمون‌ها با انسان‌ها رابطه‌ی خویشاوندی دارند؟ (0+)
چطور از شر گلو درد خلاص شویم؟ (0+)
نحوه‌ی برهمکنش اتم‌ها در دنیای میکروسکوپی (0+)
از دوران تاریک کیهانی، چه می‌دانیم؟ (0+)
نقش روغن زیتون در رژیم غذایی مدیترانه‌ای و سلامت انسان (0+)
چگونه می‌توان از شر موش‌های خانگی خلاص شد؟ (0+)
راهی جدید برای درمان بیماری‌های خودایمنی (0+)
رصد چگونگی تولد سیارات، در اطراف ستارگان جوان (0+)
ادامه ...