أشعاع الجسم الأسود

[sayed hasanin]

2- الأرض وبأعتبارها جسما غير متوهج :
فأنها تقوم بأمتصاص أشعة الشمس ، ثم تشعها
ثانية
0 وحيث أن درجة حرارة الأرض أقل بكثير
بالنسبة لدرجة حرارة الشمس.
فان الطول الموجى عند قمة المنحنى حوالى
10micron وهو نطاق الأشعة تحت الحمراء0
وبتصوير سطح الأرض بواسطة الأشعة تحت الحمراء
والمنبعثة من سطح الأرض بالأضافة الى الضوء
المرئى0 وكذلك بأستخدام الموجات الميكرومترية
والتى تستخدم فى الرادار0
يقوم العلماء بتحليل هذه الصورومنها:
1- أمكن تحديد مناطق الثروات المعدنية0
2- فى الطب للكشف عن الأورام والأجنة0
3- فى مجال أكتشاف الأدلة الجنائية
(الأستشعارعن بعد) لأن الأشعاع الحرارى للشخص
يبقى لفتره بعد أنصرافه
4- فى التطبيقات العسكرية: مثل أجهزة الرؤية الليلية المستخدمة فى رؤية الأجسام المتحركة فى الظلام عن طريق مايصدر منها من أشعاع0
أشعاع الجسم الأسود Black Body Radiation
الجسم الأسود: هو الجسم الذى يمتص جميع الطاقة الأشعاعية الساقطة عليه ذات الأطوال الموجية المختلفة (أى أن معامل أمتصاص الجسم الأسود 100% ) والجسم الأسود ممتص مثالى وهو أيضا باعث مثالى0 وهذا الجسم غير موجود فى الحقيقة0
علل: تسمية بلانك ظاهرة أشعاع الجسم الأسود بهذا الأسم؟
لأن الجسم الأسود هو الذى يمتص كل ما يسقط عليه من أشعة
ثم يعيد أشعاعه بصورة مثالية 0

تصور الجسم السود:
يمكن تصور الجسم الأسود بفجوة مغلقة بها ثقب صغير0
تدخل منه الطاقة الأشعاعية0
فيمتص جزء منها وينعكس الباقى عدة مرات وكل مرة يمتص جزء
من الطاقة0 ولا يخرج منه الاالجزء اليسير0
والجسم الأسود عند تسخينه يشع أشعاعات حسب درجة حرارته
واذا زادت درجة حرارته يصبح أبيضا متوهج0
ملاحظة: الثقب فى التجويف هو الجسم الأسود وليس التجويف0
فروض بلانك لتفسير طاهرة أشعاع الجسم الأسود:
1- الأشعاع يتكون من وحدات صغيرة من الطاقة تسمىالفوتون ،أوالكوانتم
2- طاقة الفوتون تتناسب طرديا مع التردد0 (طاقة الفوتون = ثابت بلانك × التردد)0
3- عدد الفوتونات يقل كلما زادت الطاقة التى تصدر عن الذرات0
4- تصدر الفوتونات من تذبذب ذرات الجسم المشع0
5- الطاقة التى تصدرها الذرات ليست متصلة ولكنها مكماه أى كمات منفصلة0
6- تأخذ مستويات الطاقة قيما E = nhυ حيث n عدد صحيح = 1,2,3,
7- اذا بقيت الذرة فى نفس مستواها لاتشع طاقة0 ولكن عندما تنتقل الذرة المتذبذبه من مستوى طاقة أعلى الى مستوى طاقة أقل فأنها تصدر فوتونا طاقته E = nhυ

ملاحظات:
ينبعث إشعاع كهرومغناطيسي من كل الأجسام عند أية درجة حرارة يتواجد عندها ويسمى بالإشعاع الحراري. كمية هذا الإشعاع الحراري المنبعث من الجسم يزداد بزيادة درجة حرارة ويقل بنقصانها. كما أن الأجسام تتبادل الحرارة بينها وبين الوسط المحيط بها إذا اختلفت درجات الحرارة بينهما, فإذا كانت درجات الحرارة متساوية ففي هذه الحالة يكون الجسم في حالة اتزان حراري Thermal Equilibrium أي إن ما يمتصه الجسم من أشعة حرارية من الوسط المحيط به لكل وحدة زمن تساوي ما ينبعث منه.
لا شك إن ظاهرة إشعاع الجسم الأسود نلاحظها في حياتنا اليومية فعند تسخين جسم ما مثل الحديد نلاحظ إن الجسم عندما ترتفع حرارته يبدأ في إشعاع لون قريب من اللون الأحمر وعندها تكون درجة حرارة الجسم تقارب 700 درجة مئوية ثم بزيادة الحرارة يتحول إلى اللون البرتقالي وهكذا حتى يصل إلى اللون الأبيض والذي يدل على أن الجسم وصل إلى درجة جرارة 1200 درجة مئوية. فمثلاً فتيلة المصباح الكهربي التي تعطي الضوء الأبيض فإن حرارتها ترتفع بمرور التيار الكهربي فيها إلى إن تصل درجة الحرارة إلى 1200 درجة مئوية.