Mükəmməl qara bədən və onun şüalanması

Mükəmməl qara bədən və onun şüalanması
Mükəmməl qara bədən və onun şüalanması
Anonim

Mütləq qara cisim ona görə belə adlanır ki, o, həm görünən spektrdə, həm də ondan kənarda üzərinə düşən bütün şüaları (daha doğrusu onun içinə) udur. Bədən istiləşməzsə, enerji yenidən geri yayılır. Tamamilə qara cismin yaydığı bu şüalanma xüsusi maraq doğurur. Onun xassələrini öyrənmək üçün ilk cəhdlər modelin özünün görünməsindən əvvəl də edilib.

19-cu əsrin əvvəllərində Con Lesli müxtəlif maddələrlə təcrübələr apardı. Məlum olub ki, qara his nəinki üzərinə düşən bütün görünən işığı udur. İnfraqırmızı diapazonda digər, daha yüngül maddələrdən daha güclü şüalanır. Bu, bir neçə xüsusiyyəti ilə bütün digər növlərdən fərqlənən termal radiasiya idi. Tamamilə qara cismin şüalanması tarazlıq, homojendir, enerji ötürülmədən baş verir və yalnız bədənin temperaturundan asılıdır.

tam qara bədən
tam qara bədən

Obyektin temperaturu kifayət qədər yüksək olduqda, termal şüalanma görünür və sonra hər hansı bir bədən, o cümlədən tamamilə qara rəng əldə edir.

Yalnız müəyyən növ enerji yayan belə unikal obyekt diqqəti cəlb etməyə bilməzdi. Söhbət istilik şüalanmasından getdiyi üçün termodinamika çərçivəsində spektrin necə görünməsi ilə bağlı ilk düsturlar və nəzəriyyələr təklif edilmişdir. Klassik termodinamika müəyyən bir temperaturda maksimum şüalanmanın hansı dalğa uzunluğunda olması lazım olduğunu, qızdırılanda və soyuduqda hansı istiqamətdə və nə qədər yerdəyişəcəyini müəyyən edə bildi. Bununla belə, bütün dalğa uzunluqlarında və xüsusən də ultrabənövşəyi diapazonda qara cisim spektrində enerjinin necə paylandığını proqnozlaşdırmaq mümkün deyildi.

qara bədən radiasiyası
qara bədən radiasiyası

Klassik termodinamikaya görə, enerji istənilən hissələrdə, o cümlədən özbaşına kiçik hissələrdə yayıla bilər. Ancaq tamamilə qara bir cismin qısa dalğa uzunluqlarında şüalanması üçün onun bəzi hissəciklərinin enerjisi çox böyük olmalıdır və ultraqısa dalğalar bölgəsində sonsuzluğa gedəcəkdir. Əslində bu mümkün deyil, sonsuzluq tənliklərdə göründü və ultrabənövşəyi fəlakət adlandırıldı. Yalnız Plankın enerjinin diskret hissələrdə - kvantlarda yayıla biləcəyi nəzəriyyəsi çətinliyi həll etməyə kömək etdi. Termodinamikanın bugünkü tənlikləri kvant fizikası tənliklərinin xüsusi hallarıdır.

qara cismin spektrində enerjinin paylanması
qara cismin spektrində enerjinin paylanması

Başlanğıcda tamamilə qara cisim dar açılışı olan boşluq kimi təqdim edilirdi. Kənardan gələn radiasiya belə bir boşluğa daxil olur və divarlar tərəfindən udulur. Radiasiya spektri üzrə, hansımütləq qara gövdəyə malik olmalıdır, bu halda günəşli gündə mağaranın girişindən, quyunun açılmasından, pəncərədən qaranlıq otağa doğru və s.-dən şüalanma spektri oxşardır. Lakin ən çox Kainatın və ulduzların, o cümlədən Günəşin kosmik fon radiasiyasının spektrləri onunla üst-üstə düşür.

Əminliklə demək olar ki, cisimdə müxtəlif enerjili hissəciklər nə qədər çox olarsa, onun şüalanması da bir o qədər qara cismə bənzəyəcək. Qara cismin spektrində enerji paylama əyrisi qarşılıqlı təsirlər zamanı ötürülən enerjinin diskret olması ilə bağlı yeganə düzəlişlə bu hissəciklərin sistemindəki statistik nümunələri əks etdirir.

Tövsiyə: