Fuileadh Radharcach Coirp Dhubh: Ón mBunús go dtí na Feidhmeanna

Is é an cothrom an dorcha mar oibriú idealach a chur i bhfeidhm atá in ann gach raidéan eilectromaiginteach a shroiche go díreach air agus raidéan a sheoladh le spéic faoi shraith leanúnach atá bunaithe ar a teocht. Is é raidéan cothrom an dorcha an raidéan téarmais atá á sheoladh ag cothrom an dorcha i comhshó sotairmeacht leis an timpeallacht. Tá go leor úsáidí do raidéan cothrom an dorcha i fisic, reolaíocht, innealtóireacht, agus réimsí eile.

Céard is Cothrom an Dorcha?

Is é cothrom an dorcha cothromán teoiriciúil atá ina ionadaí de shuimcheann agus seoltóir raidéan.

Níl aon oibriú fíorach a bhfuil sé ina chothrom an dorcha, ach féadfaidh roinnt oibríochtaí a bheith ina chothrom an dorcha faoi chónraí áirithe. Mar shampla, féadfaidh uaimh le scian beag a bheith ina chothrom an dorcha, mar gach raidéan a théann isteach trí an scian bheidh sé ag fanacht sa uaimh agus ag tuirling go minic go dtí go mbíonn sé curtha i bhfeidhm ag ballaí na huaimhe. An raidéan a sheolann an scian is é ráiteachas cothrom an dorcha é.

Ní thaispeánann cothrom an dorcha ná ní seolann sé aon raidéan; ní dhéanann sé ach cur i bhfeidhm agus seoladh raidéan. Mar sin, tá cothrom an dorcha dubh nuair atá sé fuar agus ní seolann sé aon solas fíora. Ach, mar a dhéantar an teocht cothrom an dorcha a ardú, seolann sé níos mó raidéan agus déantar a spéic a athrú go haghaidh longfadaí gearr. Ag teocht ard, is féidir le cothrom an dorcha seoladh solais fíora agus a bheith ina dath dearg, oráiste, buí, bán, nó gorm ag brath ar a teocht.

Gnéithe Raidéan Cothrom an Dorcha

Tá spéic raidéan cothrom an dorcha faoi shraith leanúnach agus tá sé bunaithe ar an teocht cothrom an dorcha. Is féidir an spéic a léiriú le dhá dlí tábhachtach: Dlí Wién agus Dlí Stefan-Boltzmann.

Dlí Wién

Deir Dlí Wién gur inmharthanach í an longfad le linn a bhfuil an tionscadal raidéan cothrom an dorcha ag a bheith ar a tosach agus go bhfuil sí inmharthanach do theocht cothrom an dorcha. In mhatamaitic, is féidir é seo a léiriú mar:

áit a bhfuil λmax an longfad tosaigh, T an teocht sothairmeach cothrom an dorcha, agus b constant ar a dtugtar constant Wién, a bhfuil luach 2.898×10−3 m K aige.

Léiríonn Dlí Wién cén fáth go ndéantar athrú ar dath cothrom an dorcha le teocht.

Mar a dhéantar an teocht a ardú, díríonn an longfad tosaigh agus déantar an spéic a athrú go haghaidh longfadaí gearr. Mar shampla, ag teocht seomra (c. 300 K), seolann cothrom an dorcha go príomha raidéan infra-ghorm le longfad tosaigh de chuid 10 μm. Ag 1000 K, seolann cothrom an dorcha go príomha solas dearg le longfad tosaigh de chuid 3 μm. Ag 6000 K, seolann cothrom an dorcha go príomha solas bán le longfad tosaigh de chuid 0.5 μm.

Dlí Stefan-Boltzmann

Deir Dlí Stefan-Boltzmann gur inmharthanach an cumhacht iomlán a sheolann an chuid uaireachta ag cothrom an dorcha go dtí an da chearnach a teocht sothairmeach.

In mhatamaitic, is féidir é seo a léiriú mar:

áit a bhfuil Me an cumhacht iomlán an chuid uaireachta (agus darb é an cumhacht seoladh nó imchumas raidéan), T an teocht sothairmeach cothrom an dorcha, agus σ constant ar a dtugtar constant Stefan-Boltzmann, a bhfuil luach 5.670×10−8 W m$^{-2}K^{-4}$ aige.

Léiríonn Dlí Stefan-Boltzmann cén fáth go seolann cothrom an dorcha níos mó raidéan mar a dhéantar a teocht a ardú. Mar shampla, má dhúbailtear an teocht cothrom an dorcha, dúbailtear a cumhacht seoladh 16 uair.

Úsáid Raidéan Cothrom an Dorcha

Tá go leor úsáidí do raidéan cothrom an dorcha i réimsí éagsúla eolaíochta agus teicneolaíochta. Seo roinnt samplaí:

• I reolaíocht, is féidir réalacha a léiriú mar chothrom an dorcha, agus is féidir a n-teocht a meastú ón spéic le Dlí Wién.

   

• Mar shampla, tá teocht uafásach an ghrian de chuid 5800 K agus seolann sí go príomha solas fíora le longfad tosaigh de chuid 0.5 μm.

• I innealtóireacht, úsáideann córais imagála tearmach camáin infra-ghorm chun an tine a aimsiú atá á sheoladh ag obair bunaithe ar a n-teocht le Dlí Stefan-Boltzmann.

   

• Is féidir imagáil tearmach a úsáid do shuntas, monatóireacht, coimeád tine, diagnóis meictheolaíoch, agus cúrsaí eile.

• I fisic, bhí raidéan cothrom an dorcha ar cheann de na gnéithe a d'oibrigh chun forbartha teoirice quantum sa chéad leath den 20ú haois.

   

• Níorbh fhéidir le fisic clasaiceach a mhíniú cén fáth nach raibh spéic raidéan cothrom an dorcha i gcomhréir le Dlí Rayleigh-Jeans ag freastal ar uafás ultraviolet. Mhol Max Planck gur cuantaithe agus seolta in aonaid discréata darb é fótons an t-energie chun an fadhb seo a réiteach. Léiríonn Dlí Planck an spéic raidéan cothrom an dorcha le teoirice quantum.

Achoimre

• Is é cothrom an dorcha oibriú idealach atá in ann gach raidéan a shroiche go díreach air agus seoladh raidéan le spéic faoi shraith leanúnach atá bunaithe ar a teocht.

• Is é raidéan cothrom an dorcha an raidéan téarmais atá á sheoladh ag cothrom an dorcha i comhshó sotairmeacht leis an timpeallacht.

• Deir Dlí Wién gur inmharthanach an longfad tosaigh raidéan cothrom an dorcha do theocht.

<