السلام عليكم ورحمة الله وبركاته


ياجماعة لو سمحتم ...حد من المدرسين او الطلبة
يوضحلى بس الجزء بتاع اشعاع الجسم الاسود...مش راضى يتفهم كويس :(

إشعاع الجسم الأسود
وكان العالم كيرشوف قد بين من اعتبارات الديناميكا الحرارية (http://www.thanwya.com/wiki/%D8%AF%D9%8A%D9%86%D8%A7%D9%85%D9%8A%D9%83%D8%A7_% D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%A9) أنه بالنسبة لأي طول موجة تكون النسبة بين معدل إصدار سطح مادة ما ومعدل الإصدار من سطح الجسم الأسود تساوي عامل الامتصاص لهذه المادة عند هذا الطول الموجي. وهذا ما جعل سطح الجسم الأسود مصدرا عياريا ملائما للإشعاع وامتصاص الأشعة الحرارية. وسوف نقتصر على دراسة إشعاع الجسم الأسود، وذلك بتخيل أن شعاعا ذو طول موجة معين دخل من ثقب في جدار فقاعة في مادة صلبة سوداء، فإنه سينعكس عدة مرات على جدران الفقاعة الداخلية، حتى يصل إلى حالة التوازن الحراري. وحالة التوازن الحراري هذه تتسم بأن كل ذرة من الذرات المكونة للجدران تصدر طيفا من الإشعاعات الكهرطيسية (http://www.thanwya.com/wiki/%D8%A5%D8%B4%D8%B9%D8%A7%D8%B9_%D9%83%D9%87%D8%B1% D9%88%D9%85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%D9%8A%D8%B3%D9 %8A)، بنفس القدر الذي تمتصه من إشعاعات الذرات الأخرى. فيملأ طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي الفقاعة ويصل إلى حالة التوازن. أي أن في حالة التوازن الحراري داخل الفقاعة يكون مقدار الطاقة الذي تـُصدره الذرات في وحدة الزمن مساويا مقدار الطاقة الذي تمتصه. وتصبح كثافة طاقة الطيف الكهرطيسي في الفقاعة ثابتة.
وكانت التجارب قد بينت أن للإشعاع الكهرطيسي المحتجز داخل الفقاعة (وبالمثل للإشعاع الصادر من الجسم الأسود) وهو في حالة التوازن الحراري، يكون له توزيعا للطاقة محددا تماما يعتمد على درجة حرارته (انظر الشكل). وينتمي لكل تواتر ν (أو طول موجة λ) كثافة طاقة محددة، لا تعتمد إلا على درجة حرارة الجسم ولا علاقة لها بمادة هذا الجسم.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f6/Solar_spectrum_ita.svg/450px-Solar_spectrum_ita.svg.png (http://www.thanwya.com/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81:Solar_spectrum_ ita.svg&filetimestamp=20081009140447)http://bits.wikimedia.org/skins-1.17/common/images/magnify-clip.png (http://www.thanwya.com/w/index.php?title=%D9%85%D9%84%D9%81:Solar_spectrum_ ita.svg&filetimestamp=20081009140447)
طيف الشمس المأخوذ بالقمر الصناعي (http://www.thanwya.com/wiki/%D9%82%D9%85%D8%B1_%D8%B5%D9%86%D8%A7%D8%B9%D9%8A) (أصفر) وعلى الأرض (أحمر) بالمقارنة بطيف الجسم الأسود. ينطبق طيف القمر الصناعي مع النظرية. ويتخلل طيف الشمس المأخوذ علي الأرض بعض الفجوات الناتجة عن امتصاص جو الأرض لبعض ترددات الأشعة.


ويبين الشكل البياني أعلاه توزيع طول موجة الإشعاع الصادر من الجسم الأسود وشدة الإشعاع، وعلاقتهما بدرجة حرارة الجسم الأسود. ونرى أن النهاية العظمى للمنحني تزيد وتنزاح في اتجاه طول موجة أقصر كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم.

وقد أدت مسألة إيجاد الآلية التي تجعل طاقة إصدار الذرات للإشعاع الحراري موزعة على مختلف التواترات كما يشاهد تجريبيا إلى ولادة فيزياء الكم (http://www.thanwya.com/wiki/%D9%81%D9%8A%D8%B2%D9%8A%D8%A7%D8%A1_%D8%A7%D9%84% D9%83%D9%85). ذلك أن كل المحاولات التي جرت في نهاية القرن التاسع عشر لتفسير هذا التوزيع الطاقي بالاستناد إلى المفاهيم الكلاسيكية بالاستعانة بالديناميكاالحرارية (http://www.thanwya.com/wiki/%D8%AA%D8%B1%D9%85%D9%88%D8%AF%D9%8A%D9%86%D8%A7%D 9%85%D9%8A%D9%83) وقوانين الكهرومغناطيسيةالتي (http://www.thanwya.com/wiki/%D9%83%D9%87%D8%B1%D9%88%D9%85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D 8%B7%D9%8A%D8%B3%D9%8A%D8%A9) كانت سائدة في ذلك الوقت باءت بالفشل (قارن منحنى العلاقة الكلاسيكيه بالرسم).
يبين الشكل المقابل (الإيطالي) طيف الشمس الذي التقطه أحد الأقمار الصناعية (باللون الأصفر)وهو ينطبق انطباقا جيدا على منحني بلانك من أول الطيف إلى آخره، وكلاهما يبين قمة للإشعاع بين موجة طولها 750 نانومتر ونحو 370 نانومتر، وهذا هو حيز الضوء المرئي. وتجري المقارنة في نفس الوقت بطيف الشمس الملتقط على سطح الأرض (باللون الأحمر)، ولايزال التطابق جيدا بينهم مع الفارق أن طيف الأرض يتعرض عند بعض أطوال موجة أشعته للامتصاص في جو الأرض، الشيئ الذي يترك فيه بعض الفجوات وهي ناشئة في معظمها عن امتصاص بخار الجو لتلك الأشعة. كما نلاحظ أن الطيف الحراري للشمس ينتهي تقريبا عند طول موجة قدرها نحو 170 نانومنتر وهو تقريبا نهاية الأشعة فوق البنفسجية (http://www.thanwya.com/wiki/%D8%A3%D8%B4%D8%B9%D8%A9_%D9%81%D9%88%D9%82_%D8%A8 %D9%86%D9%81%D8%B3%D8%AC%D9%8A%D8%A9).
طبقا للصورة اللي حضرتك واضعها اذن we should use it to understand this
http://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%D8%AC%D8%B3%D9%85_%D8%A7%D9%84%D8%A3% D8%B3%D9%88%D8%AF#.D8.A5.D8.B4.D8.B9.D8.A7.D8.B9_. D8.A7.D9.84.D8.AC.D8.B3.D9.85_.D8.A7.D9.84.D8.A3.D 8.B3.D9.88.D8.AF

شكرا جداااااااااا
بس مفيش حاجه ابسط؟؟؟

لا شكر علي واجب
اعتقد ان ذلك ابسط قليلا
يمر علينا في الفيزياء مصطلح الجسم الاسود , وهو امر في غاية البساطه والاهميه في الوقت ذاته , فاهميته نابعه من انه كان احدى المشاكل http://www.al-salami.com/itech/pic/black/470473_l.jpgوالمعضلات التي ادت الى نشوء علم الكم او الميكانيكا الكميه .
فمن من ينكر اهمية علم الكم في تفسير الظواهر الحديثه , فالجسم الاسود كان احدى المشكلات التي ساهمت في نشوء هذا العلم ,, بعد قليل نتطرق لماذا سميت معظلة او مشكلة الجسم الاسود,,,بدايةً دعونا مع تعريف هذا المصطلح .يطلق مصطلح الجسم الاسود في الفيزياء على ذلك الجسم الذي يمتص جميع الطاقة الاشعاعية الساقطة عليه .وتم اطلاق مسمى اسود لان اللون الاسود اخر الالوان ظهوراً كما سنرا بعد قليل.




نحن نعلم اذا سقط الضوء على سطح فانه اما ينكسر او ينعكس او يمتص .
فلو وجد في الطبيعه جسم يقوم على امتصاص جميع الاطوال الموجيه الساقطه عليه فاننا نعتبره جسم اسود .
ولكن في الحقيقه لا يوجد في الطبيعه جسم يمتص جميع الاطوال الموجيه الساقطه عليه ,ولكن في الحياة العمليه يمكن اعتبار الجسم الاسود على شكل كره مجوفه لها ثقب صغير جدا يدخل معه الضوء وتكون الكره مطليه من الداخل بماده تدعى السناج – ماده لها قدرة كبيره جدا على امتصاص الاشعة فتصل قدرتها على الامتصاص الى 95% من الاشعة الساقطة – فعندما يدخل الضوء الى الكره المجوفه فانه يحدث له انعكاسات كثيره فنحن قلنا اذا سقط الضوء على سطح يحدث له انعكاس او انكسار او امتصاص , ففي حالة الكره المجوفه لا يسمح للضوء بالخروج فاذاً لن ينكسر فانه يبقى امامه اما ينعكس او يمتص , فيمتص جزء كبير منه والباقي ينعكس , وبتتالي الانعكاسات والامتصاصات فان الكره سوف تمتص جميع الضوء الداخل اليها . انظر الشكل رقم ( ا- أ ) والشكل رقم (1- ب ) حيث يمثلان نموذج للجسم الاسود .

http://www.al-salami.com/itech/pic/black/470473_l.jpg



الشكل رقم (1) النموذج العملي للجسم الاسود



الان بعد عرضنا للمفهوم الجسم الاسود بقي فقط ان ندرس الانبعاث الطيفي للجسم الاسود .

الانبعاث الطيفي للجسم الاسود :

درس العلماء في نهاية القرن التاسع عشر واوائل القرن العشرين عملية الاشعاع , وأجروا كثيراً من التجارب , وتوصلوا الى ان كل جسم درجة حرارته فوق الصفر كلفن يعطي طاقة اشعاعية في منطقة او أكثر من مناطق الطيف الكهرومغناطيسي . ثم درسوا الطاقة الصادرة عن أجسام تختلف في درجات حرارتها , فتوصلوا إلى أن الطاقة تزداد بشكل كبير بازدياد درجة الحرارة .
فمثلا ً إذا قمت برفع درجة حرارة الجسم فإنه يبدأ باشعاع لون قريب من اللون الأحمر , وحينها تكون درجة حرارته تقريبا ً (700 ْ س ) . وبزيادة الحرارة يتحول إلى اللون البرتقالي , فالاصفر , ثم اللون الأبيض الذي يدل على أن الجسم يشع الطيف المرئي كاملا ً , ويكون عندئذ وصل إلى درجة حرارة (1200 ْ س ) .



http://www.al-salami.com/itech/pic/black/467190_l.jpg



الشكل (2) شكل يبين تدرج الالوان بالنسبه لدرجات الحراره


فقط اذكركم هنا بحديث الرسول صلى الله عليه وسلم " (أوقد على النار ألف سنة حتى احمرّت، ثم أوقد عليها ألف سنة حتى ابيضت، ثم أوقد عليها ألف سنة حتى اسودّت، فهي سوداء مظلمة) رواه الترمذي.
فنلاحظ في حديث الرسول صلى الله عليه وسلم كيف ان الحديث تدرج باللوان وذكر ترتيبها كما توصل اليها العلماء حديثا ً ,, صدق الله جل جلاله عندما يقول " وما ينطق عن الهوى ان هو الا وحي يوحى "


ويتألف الإشعاع المنبعث من أي جسم ساخن من طيف متصل من الموجات ذوات الأطوال الموجية المختلفة . وتختلف شدة هذه الموجات باختلاف درجة حرارة الجسم , فعند درجات الحرارة المنخفضة يكون معظم الإشعاع الحراري موجات ذات طول موجي كبير نسبيا ً, يقع في منطقة الأشعة الحمراء غير المرئية . وبارتفاع درجة الحرارة تصبح الموجات حمراء ثم بزيادة الحرارة ينبعث الضوء المرئي .
دعونا نلقي نظرة على هذا الشكل رقم (3)



http://www.al-salami.com/itech/pic/black/466993_l.jpg
الشكل رقم (3) الانبعاث الطيفي لجسم اسود عند درجة حراره معينه





ويبين لنا الشكل رقم (2) العلاقة بين معدل الانبعاث الطيفي والطول الموجي لجسم اسود عند درجة حراره معينه .

لو دققنا النظر في الشكل السابق فاننا سوف نستنتج عدة اشياء منها :
1. الانبعاث الطيفي = صفر للاطوال الموجية الاقل من 1000 نم اي ان الجسم لا يرسل طاقة اشعاعية على موجات اقل من 1000 نم وتسمى الموجة 1000 نم موجة القطع.
2. تتزايد قيمة الانبعاث الطيفي بشكل سريع حتى تبلغ قيمته العظمى عند الطول الموجي 3750 نم . وتسمى الموجة 3750 نم موجة الذروة .
3. بعد القيمة العظمى تتناقص قيمة الانبعاث الطيفي حتى تقترب من الصفر بعد الطول الموجي 12000 نم
4. معدل انبعاث الطاقة في حزمة موجية من الطيف يساوي المساحة تحت المنحنى المحصورة بين اطول موجة و اقصر موجة في الحزمه الموجيه :

حيث ن : معدل الانبعاث الطيفي من سطح مساحته 1 م2 من الجسم لكل نانومتر (واط
م-2 نم -1) ,
[ ; وهي عرض الحزمه الموجية نم
: معدل الانبعاث الطيفي .

ونعني بمصطلح الانبعاث الطيفي : هو الطاقة الصادرة عن مساحة 1 م2 من الجسم المشع في الثانية والمحصورة في طول موجي مقداره نانوميتر واحد . ( 1 نانوميتر } نم {= 10- 9 م )
والمنطقه المحصوره باللون الازرق إلى اللون الأحمر تمثل الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي .



الان دعوني اقف برهه هاهنا لابين لكم لماذا اطلقنا مسمى مشكله على اشعاع الجسم الاسود :
ان القوانين الفيزيائيه الكلاسيكيه تقول ان شدة الاشعاع تزداد بنقصان الطول الموجي

ولكن النتائج العمليه التي نتجت من دراسة اشعاع الجسم الاسود كانت كما في الشكل التالي:



http://www.al-salami.com/itech/pic/black/467728_l.jpg



وانظروا الى هذا الشكل لتروا الفرق الكبير بين النتائج العمليه للاشعاع الجسم الاسود والنتائج المتوقعه من قبل القوانين الفيزيائيه الكلاسيكيه .


http://www.al-salami.com/itech/pic/black/470712_l.jpg

فكانت هذه مشكله ومعضله في عالم الفيزياء الكلاسيكيه , وعجزت الفيزياء الكلاسكيه امام اشعاع الجسم الاسود ,
فقط هذا هو السبب وراء تسميت مشكله لان النتائج العمليه لدراسة اشعاع الجسم الاسود اختلفت مع النتائج المتوقعه من قبل القوانين الفزيائيه .
فمثلا ً ان عندك شيء وتحمل كل امالك على هذا الشيء , ولكن يأتي شيء بسيط فينسف ما خططت له وعملت عليه , فهذا هو الذي حدث مع العلماء , فنسف الجسم الاسود كل امالهم التي كانوا يبنون طموحاتهم عليها.
واصبحت تنظر القوانين الكلاسيكيه بعيون ملئها الدموع للعلماء في دعوه منها لايجاد حل لهذه المشكله .