Nurlanishning elementar kvant nazariyasi. Plank formulasi

Nurlanishning elementar kvant nazariyasi. Plank formulasi.
Stefan-Bolsman, Kirxgoff, Vin qonunlarini va Reley-Jins va Plank formulalarini o`rganish. Issiqlikni o`lchovchi optik asboblar va ularni haqida ma`lumot olish.
Mutloq qora jism. Avval ta'kidlaganimizdek, elektromagnit nurlanishiga elektr zaryadlarining, xususan moddaning atomlari va molekulalari tarkibiga kiruvchi zaryadlarning tebranishi sabab bo'ladi. Masalan, molekulalar va atomlarning tebranma va aylanma harakati infraqizil nurlanishni, atomda elektronlarning muayyan ko'chishlari ko'rinadigan va infraqizil nurlanishni, erkin elektronlarning tormozlanishi esa rentgen nurlanishini vujudga keltiradi.
Tabiatda elektromagnit nurlanishning eng katta tarqalgan turi issiqlik nurlanishi bo'lib, u moddaning atomlari va molekulalarining issiqlik harakati energiyasi hisobiga bo'lib, nurlanayotgan jismning sovushiga olib keladi. Issiqlik nurlanishida energiya taqsimoti temperaturaga bog’liq: past temperaturada issiqlik nurlanishi asosan infraqizil nurlanishdan, yuqori temperaturalarda ko'rinadigan va ultrabinafsha nurlanishdan iborat.
Har qanday jism o'z nurlanishi bilan birga jismlar chiqarayotgan nur energiyasining bir qismini yutadi. Bu jarayon nur yutish deyiladi. Biror yuza orqali o'tayotgan F oqim deb vaqt birligi ichida shu yuzadan o'tayotgan nurlanish energiyasi tushuniladi.
F = dW/dt.
Shu sababdan issiqlik nurlanishini muvozanatli nurlanish deb yuritiladi. qobiq ichida 2 ta bir xil temperaturadagi jism bo'lsin. Agar jismlardan biri ko'proq energiya yutayotgan bo'lsa, bu jismning temperaturasi ortib ketadi. Buning evaziga 2-jismning T si kamayib ketishi kerak. Lekin bu termodinamikaning 2 - qonuniga zid. Aytaylik 1 - jism oddiy, 2 - jism absolyut qora jism bo'lsin:
nur chiqarish: 1:ет 2: Ет
nur yutish: ат 1
1-jism 2- jism nurlantirgan energiyaning at qismini, ya'ni ат Ет energiyani yutadi. Demak, 1 - jism uchun ет = атЕт. 2-jism 1-jism chiqargan et energiyani va bu jism qaytargan (1- ат) Ет energiyani yutadi, ya'ni 2-jism uchun
Ет = ет+(1- ат) Ет
Bulardan ет / ат = Ет /1 = Ет.
Stefan-Bolsman qonuni.
Absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatining temperaturaga bog‘liqligi Stefan-Bolsman qonuni bilan ifodalanadi. Qonun quyidagicha ta’riflanadi: absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati uning absolyut temperaturaning to‘rtinchi darajasiga proporsional:
ET = T 4 (1)
(1) formulada σ – Stefan-Bolsman doimiyligi bo‘lib, uning tajribada aniqlangan son qiymati quyidagicha:
σ=5,67×10–8 Vt×m–2 K–4
yoki
σ=5,67×10–8 J×m–2 sek–1K–4
σ – nurlanayotgan jismning xossalariga bog‘liq emas. σ – berilgan temperaturada nurlanayotgan jismning 1 m2 sirtidan bir sekundda chiqarilgan issiqlik miqdorini bildiradi. (1) formula bilan ifodalangan Stefan-Bolsman qonuni 1879-yilda avstriyalik fizik Stefan tomonidan tajribada aniqlangan, 1884-yil Bolsman tomonidan nazariy asoslangan. Stefan-Bolsman qonuni ko‘rsatadiki, absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati faqat uning temperaturasiga bog‘liq bo‘lib, nurlanayotgan sirtning fizik xossalariga bog‘liq emas. Yuqorida absolyut qora jism modeli sifatida qaralgan kovak idish tirqishi sirtidan chiqayotgan nurlanish energiyasini tajribada tekshirishlar Stefan-Bolsman qonunini to‘liq ravishda tasdiqladi.
Absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatining to‘lqin uzunlikka bog‘liqligi turli
temperaturalar (T1Rasmdagi egri chiziqlar turli temperaturalarda tajribada aniqlangan bo‘lib, ulardan quyidagi xulosalar chiqadi:
1. Absolyut qora jism issiqlik nurlanishning spektri uzluksizdir.
2. Temperatura ortishi bilan absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati ortadi, nur chiqarish qobiliyatining maksimumiga to‘g‘ri keladigan to‘lqin uzunligi qisqa to‘lqinlar tomonga (chap tomonga) siljiydi.
3. Grafikdagi egri chiziqlar turli temperaturalarda absolyut qora jism nurlanish energiyasining to‘lqin uzunliklar bo‘yicha taqsimlanishini ifodalaydi. Egri chiziqlarda maksimum mavjud bo‘lib, bu maksimum nur chiqarish qobiliyatining maksimumiga to‘g‘ri keladi.
4. Har bir temperaturada taqsimlanish egri chizig‘i va absissa o‘qi orasidagi yuza, shu temperaturada absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatini bildiradi.
|