إشعاع الجسم الأسود

من طرف **Admin** السبت مارس 15, 2014 11:50 pm

الجسم الأسود هو جسم مثالي قادر على امتصاص جميع الأشعة الكهرومغناطيسية الساقطة عليه، لكنه يقوم بإصدار جميع موجات الإشعاع الحراري، ويُمكن تمثيله على أنه صندوق مُجوّف ذو ثقب صغير، فإذا سقط شعاع إلى داخل الصندوق من خلال الثقب فإن الشعاع ينعكس على جدران الصندوق الداخلي حتى يتم امتصاصه بالكامل.

ظهرت فكرة الجسم الأسود لأول مرة عن طريق العالم جوستاف كيرشوف Gustav Kirchhoff سنة 1860 حيث قال حينها "لنفترض أن هناك أجسام ذات سُمكٍ مُتناهٍ في الصغر يمتص كُلياً كُل الأشعة الساقطة ولا يعكس أو يوصل أيٍ منها...أعتقد بأنه يمكنني تسميتها أجسام سوداء تماماً أو أكثر إيجازاً، أجساماً سوداء ".

يمكن تصور إشعاع الجسم الأسود بتخيل شعاع ذو طول موجة معين يدخل من ثقب في جدار فقاعة في مادة صلبة سوداء. سينعكس الشعاع عدة مرات على جدران الفقاعة الداخلية، حتى يصل إلى حالة التوازن الحراري. حالة التوازن الحراري هذه تتسم بأن كل ذرة من الذرات المكونة للجدران تُصدر طيفاً من الإشعاعات الكهرومغناطيسية بنفس القدر الذي تمتصه من إشعاعات الذرات الأخرى. فيملأ طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي الفقاعة ويصل إلى حالة التوازن. أي أنه في حالة التوازن الحراري داخل الفقاعة يكون مقدار الطاقة الذي تـُصدره الذرات في واحدة الزمن مساوياً لمقدار الطاقة الذي تمتصه، وتصبح كثافة طاقة الطيف الكهرومغناطيسي في الفقاعة ثابتة.

كانت التجارب قد بينت أن الإشعاع الكهرومغناطيسي المحتجز داخل الفقاعة (وبالمثل الإشعاع الصادر من الجسم الأسود) وهو في حالة التوازن الحراري، يكون له توزيع للطاقة مُحدد تماماً يعتمد على درجة حرارته حيث ينتمي لكل تردد أو طول موجي، و كثافة طاقة محددة لا تعتمد إلا على درجة حرارة الجسم وليس لها علاقة إطلاقاً بنوع مادة الجسم.

من أشهر العلماء الذين قدموا أبحاثاً في هذا الموضوع لودفيغ بولتزمان وجيمس ماكسويل، والأشهر إطلاقاً ماكس بلانك.

المشكلة الأساسية التي واجهت العلماء والتي تتعلق بإشعاع الجسم الأسود، أنه وفقاً لقوانين الفيزياء الكلاسيكية فإن الطاقة التي تصدر بشكل مستمر يجب أن تتناقص مع مرور الزمن، إلا أن هذا الأمر غير موجود بالجسم الأسود الذي يقوم بإصدار الطاقة وبشكل مستمر دون انقطاع.

حل هذه المشكلة مثل بداية "الفيزياء الحديثة Modern Physics" مع الألماني ماكس بلانك، الذي تمكن من حل هذه المعضلة، أي معضلة إشعاع الجسم الأسود، بعد أن قام بافتراض أن الطاقة لا تصدر بشكلٍ مستمر، وإنما على شكل كمّات منفصلة ومتقطعة سماها "الكوانتات Quanta". أثبت آينشتاين لاحقاً عام 1905 هذه النظرية عبر وضعه لقانون التأثير الكهروضوئي Photoelectric Effect وإثباته أن الطاقة الضوئية تنتقل بشكل متقطع.

فيما بعد، تم استغلال هذه الأفكار وغيرها لنشوء فروع جديدة في الفيزياء أهمها الميكانيك الكمومي Quantum Mechanic الذي بدأ فعلياً مع الدنمركي نيلز بور، حيث فسّر بنية ذرة الهيدروجين اعتماداً على تكميم طاقات المدارات فيها.

للمزيد من المعلومات حول إشعاع الجسم الأسود:
http://en.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod6.html

إشعاع الجسم الأسود 1452391_450003121800070_183544110_n

إشعاع الجسم الأسود 1452391_450003121800070_183544110_n

من طرف Professor الأحد مارس 16, 2014 2:18 pm

شكرا جزيلا لم على المضوع المميز

إشعاع الجسم الأسود

إشعاع الجسم الأسود

رد: إشعاع الجسم الأسود