परफेक्ट ब्लैक बॉडी और उसका रेडिएशन

परफेक्ट ब्लैक बॉडी और उसका रेडिएशन
परफेक्ट ब्लैक बॉडी और उसका रेडिएशन
Anonim

बिल्कुल काले शरीर को ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि यह दृश्य स्पेक्ट्रम और उसके बाहर दोनों पर पड़ने वाले सभी विकिरण को अवशोषित करता है (या बल्कि, इसमें)। लेकिन अगर शरीर गर्म नहीं होता है, तो ऊर्जा वापस विकीर्ण हो जाती है। पूरी तरह से काले पिंड द्वारा उत्सर्जित यह विकिरण विशेष रुचि का है। इसके गुणों का अध्ययन करने का पहला प्रयास मॉडल की उपस्थिति से पहले ही किया गया था।

19वीं शताब्दी की शुरुआत में, जॉन लेस्ली ने विभिन्न पदार्थों के साथ प्रयोग किया। जैसा कि यह निकला, काली कालिख न केवल उस पर पड़ने वाले सभी दृश्य प्रकाश को अवशोषित करती है। यह इन्फ्रारेड रेंज में अन्य, लाइटर, पदार्थों की तुलना में काफी मजबूत विकिरण करता है। यह थर्मल विकिरण था, जो अन्य सभी प्रकारों से कई गुणों में भिन्न होता है। पूरी तरह से काले शरीर का विकिरण संतुलन, सजातीय, ऊर्जा हस्तांतरण के बिना होता है और केवल शरीर के तापमान पर निर्भर करता है।

पूरी तरह से काला शरीर
पूरी तरह से काला शरीर

जब वस्तु का तापमान काफी अधिक होता है, तो थर्मल विकिरण दिखाई देता है, और फिर कोई भी पिंड, जिसमें बिल्कुल काला भी शामिल है, रंग प्राप्त कर लेता है।

एक ऐसी अनूठी वस्तु जो केवल एक निश्चित प्रकार की ऊर्जा का उत्सर्जन करती है, मदद नहीं कर सकती लेकिन ध्यान आकर्षित कर सकती है। चूंकि हम थर्मल विकिरण के बारे में बात कर रहे हैं, इसलिए पहले सूत्र और सिद्धांत जो स्पेक्ट्रम की तरह दिखना चाहिए, थर्मोडायनामिक्स के ढांचे के भीतर प्रस्तावित किए गए थे। शास्त्रीय ऊष्मप्रवैगिकी यह निर्धारित करने में सक्षम थी कि किसी दिए गए तापमान पर अधिकतम विकिरण किस तरंग दैर्ध्य पर होना चाहिए, किस दिशा में और गर्म और ठंडा होने पर यह कितना स्थानांतरित होगा। हालांकि, यह भविष्यवाणी करना संभव नहीं था कि ब्लैक बॉडी स्पेक्ट्रम में सभी तरंग दैर्ध्य और विशेष रूप से पराबैंगनी रेंज में ऊर्जा का वितरण क्या है।

श्याम पिंडों से उत्पन्न विकिरण
श्याम पिंडों से उत्पन्न विकिरण

शास्त्रीय ऊष्मप्रवैगिकी के अनुसार, मनमाने ढंग से छोटे सहित किसी भी हिस्से में ऊर्जा उत्सर्जित की जा सकती है। लेकिन एक बिल्कुल काले शरीर के लिए कम तरंग दैर्ध्य पर विकिरण करने के लिए, इसके कुछ कणों की ऊर्जा बहुत बड़ी होनी चाहिए, और अल्ट्राशॉर्ट तरंगों के क्षेत्र में यह अनंत तक जाएगी। वास्तव में, यह असंभव है, अनंत समीकरणों में प्रकट हुआ और इसे पराबैंगनी तबाही कहा गया। केवल प्लैंक का सिद्धांत कि ऊर्जा को असतत भागों में विकीर्ण किया जा सकता है - क्वांटा - ने कठिनाई को हल करने में मदद की। ऊष्मप्रवैगिकी के आज के समीकरण क्वांटम भौतिकी के समीकरणों के विशेष मामले हैं।

एक काले शरीर के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का वितरण
एक काले शरीर के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का वितरण

शुरू में, एक पूरी तरह से काले शरीर को एक संकीर्ण उद्घाटन के साथ एक गुहा के रूप में दर्शाया गया था। बाहर से विकिरण ऐसी गुहा में प्रवेश करता है और दीवारों द्वारा अवशोषित किया जाता है। विकिरण के स्पेक्ट्रम पर, जोएक बिल्कुल काला शरीर होना चाहिए, इस मामले में प्रवेश द्वार से गुफा तक विकिरण का स्पेक्ट्रम, कुएं का उद्घाटन, एक धूप वाले दिन अंधेरे कमरे में खिड़की आदि समान है। लेकिन सबसे बढ़कर, ब्रह्मांड के ब्रह्मांडीय पृष्ठभूमि विकिरण का स्पेक्ट्रम और सूर्य सहित तारे, इसके साथ मेल खाते हैं।

यह कहना सुरक्षित है कि किसी वस्तु में जितने अधिक कण अलग-अलग ऊर्जा वाले होते हैं, उसका विकिरण उतना ही मजबूत होता है जो एक काले शरीर जैसा होता है। एक काले शरीर के स्पेक्ट्रम में ऊर्जा वितरण वक्र इन कणों की प्रणाली में सांख्यिकीय पैटर्न को दर्शाता है, एकमात्र सुधार के साथ कि बातचीत के दौरान स्थानांतरित ऊर्जा असतत है।

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