Тамаша қара дене және оның сәулеленуі

Тамаша қара дене және оның сәулеленуі
Тамаша қара дене және оның сәулеленуі
Anonim

Абсолют қара дене осылай аталады, өйткені ол өзіне түсетін (дәлірек айтқанда, оған) түсетін барлық сәулелерді көрінетін спектрде де, одан тыс жерлерде де жұтады. Бірақ дене қызып кетпесе, энергия қайтадан сәулеленеді. Толығымен қара дене шығаратын бұл сәуле ерекше қызығушылық тудырады. Оның қасиеттерін зерттеудің алғашқы әрекеттері модельдің өзі пайда болғанға дейін жасалды.

19 ғасырдың басында Джон Лесли әртүрлі заттармен тәжірибе жасады. Белгілі болғандай, қара күйе оған түсетін барлық көрінетін жарықты сіңіріп қана қоймайды. Ол инфрақызыл диапазонда басқа жеңіл заттарға қарағанда әлдеқайда күшті сәулеленді. Бұл барлық басқа түрлерінен бірнеше қасиеттерімен ерекшеленетін жылулық сәулелену болды. Толығымен қара дененің сәулеленуі тепе-тең, біртекті, энергия тасымалданбай жүреді және тек дене температурасына байланысты.

толығымен қара дене
толығымен қара дене

Нысанның температурасы жеткілікті жоғары болғанда, жылу сәулеленуі көрінеді, содан кейін кез келген дене, оның ішінде абсолютті қара түске ие болады.

Энергияның белгілі бір түрін ғана шығаратын мұндай ерекше нысан назар аудартпай тұра алмады. Әңгіме жылулық сәулелену туралы болғандықтан, термодинамика шеңберінде спектрдің қандай болуы керектігі туралы алғашқы формулалар мен теориялар ұсынылды. Классикалық термодинамика берілген температурада максималды сәулеленудің қандай толқын ұзындығында болуы керектігін, қыздыру және салқындату кезінде қай бағытта және қаншалықты ығысатынын анықтай алды. Дегенмен, барлық толқын ұзындықтарында және, атап айтқанда, ультракүлгін диапазонда қара дененің спектрінде энергияның таралуы қандай екенін болжау мүмкін болмады.

қара дененің сәулеленуі
қара дененің сәулеленуі

Классикалық термодинамика бойынша энергия кез келген бөліктерде, соның ішінде ерікті түрде кішкентай бөліктерде шығарылуы мүмкін. Бірақ абсолютті қара дененің қысқа толқын ұзындығында сәулеленуі үшін оның кейбір бөлшектерінің энергиясы өте үлкен болуы керек, ал ультра қысқа толқындар аймағында ол шексіздікке барады. Шындығында бұл мүмкін емес, шексіздік теңдеулерде пайда болды және ультракүлгін апат деп аталды. Тек Планктың энергияның дискретті бөліктерде – кванттарда сәулеленуі мүмкін деген теориясы ғана қиындықты шешуге көмектесті. Термодинамиканың бүгінгі теңдеулері кванттық физика теңдеулерінің ерекше жағдайлары болып табылады.

қара дененің спектрінде энергияның таралуы
қара дененің спектрінде энергияның таралуы

Бастапқыда мүлде қара дене тар саңылауы бар қуыс түрінде бейнеленген. Сырттан келетін радиация мұндай қуысқа еніп, қабырғалармен жұтылады. Сәулелену спектрі бойынша, олабсолютті қара денеге ие болуы керек, бұл жағдайда үңгірдің кіреберісінен, құдықтың ашылуынан, шуақты күнде қараңғы бөлмеге терезеден және т.б. сәулелену спектрі ұқсас. Бірақ бәрінен де ғаламның және жұлдыздардың, соның ішінде Күннің ғарыштық фон сәулеленуінің спектрлері онымен сәйкес келеді.

Нысанда энергиясы әртүрлі бөлшектер неғұрлым көп болса, оның сәулеленуі соғұрлым күштірек қара денеге ұқсайды деп айтуға болады. Қара дененің спектріндегі энергияның таралу қисығы өзара әрекеттесу кезінде тасымалданатын энергия дискретті болатын жалғыз түзетумен осы бөлшектер жүйесіндегі статистикалық заңдылықтарды көрсетеді.

Ұсынылған: