"فرض گسستگی (کوانتش) تابش الکترو مغناطیس

[sajedehkj]

درود دوستان
من دارم شروع می کنم برای خوندن فیزیک تو تابستون
ازتون یه سوال داشتم
تابش جسم سیاه چیه؟
من فقط اینو می دونم که فیزیک دانان نمی تونستن تابش جسم سیاه رو که تا پایان قرن 19هم مطالعه می شده رو در چارچوب نظریه ی الکترومغناطیس توضیح بدن که تو سال 1900پلانک میاددو فرمولی رو میگه که تابش جسم سیاه رو توضیح می دهکه اونو با "فرض گسستگی (کوانتش) تابش الکترو مغناطیس" میشه استنتاج کرد.
الان من چن تا سوال دارم
تابش جسم سیاه کلا چیه؟
"فرض گسستگی (کوانتش) تابش الکترو مغناطیس" چه جوریه؟

فقط لطفا کپی پیست نکنین اگه می خواستم خودم از نت درمی آوردم اما اگه توضیح بدین خیلی خوشحال می شم فقط لطفا زیاد سخت نگید من بدبخت تازه میام اول البته در حد دوم می دونم ولی ملاحظه مو بکنین خیلی سپاسگزار می شم.....

 

[behrazv]

پاسخ : "فرض گسستگی (کوانتش) تابش الکترو مغناطیس

سلام

جسم سیاه به جسمی گفته میشه که هر نوری رو در هر جای طیف الکترومغناطیسی (یعنی هم مادون قرمز، مرئی، ماورا بنفش، و ...) و از هر زاویه ای که بهش تابیده بشه، جذب کنه.
حالا این جسم سیاه ایده آل هستش. مسلما خیلی از اجسام این طوری نیستن، و حداقل یه خورده ش رو بازتاب می کنن که ما می بینیمشون (حتی اگه مثلا رنگشون سیاه باشه!). به هر حال، بعضی به اون حالت ایده آل جسم کاملا سیاه می گن، ولی خب، میشه بعضی از اجسام رو جسم سیاه در نظر گرفت.

اجسام تابش الکترومغناطیسی دارن دیگه. بعد این جسم سیاه، تو هر دمائی که باشه، مشاهده شده بود که تو دماهای مختلف، طول موج نوری که ساطع می کنه فرق داره. یعنی هر طول موجی مختص یه دمای خاصه. مثلا تو دمای اتاق، یه جسم سیاه، سیاه دیده میشه (چون تابشش مادون قرمزه و به چشم انسان دیده نمی شه). ولی حتما متوجه شدین که وقتی گرمش کنیم کم کم رنگش قرمز و بعد سفید میشه.
در واقع دمای جسم سیاه با طول موجش رابطه ای رو که تو این نمودار میشه دید داره.

تو شکل، محور عمودی شدت نور ساطع شده و محور افقی طول موجه. هر منحنی مال یه دمای خاصه.
دقت کنید که هر چه دما بالاتر میره قله منحنی به سمت چپ میره، یعنی طول موجش کم تر میشه.

خب، مشکل این بود که نمی تونستن دلیل این رو پیدا کنن. یعنی می دیدن که هر چند بار هم آزمایش می کنن، همین منحنی ها به دست میاد، و نمی تونستن توجیهش کنن.
بعد پلانک اومد با فرض این که انرژی نور ساطع شده ضریب صحیحی از یه عدد ثابت هستش (یا در واقع گسسته یا کوانتیزه هستش) یه فرمول ریاضی درآورد که با این منحنی که به صورت تجربی به دست میاد کاملا جور در می اومد. اسم اون ثابت، ثابت پلانکه (h).
اون فرموله رو هم که شدت نور رو که دما و طول موج رو به انرژی (در واقع انرژی بر زمان، یه چیزی مثل توان) مربوط میکنه راحت می شه پیدا کرد. ولی علاوه بر این، ثابت پلانک تو فرمول هایی مثل E = hv (انرژی = پلانک * فرکانس - این v حرف یونانی نو هستش!) هم به کار میره (این فرموله مثلا دما نداره ولی!).

حالا ادامه داستان این طوریه که خود پلانک از این فرض خوشش نمی اومد و امیدوار بود یه اشتباهی توش بوده باشه! بعد ولش کرد، که سال ها بعد انیشتین اومد دوباره ازش استفاده کرد و باهاش چیزایی مثل اثر فتوالکتریک رو توضیح داد.