Radiya na Kafa mai Tsakiya: Ta'adannawa da Kyakkyawan da Furfurun Ƙarfi

A black body ita ce da shi abin da ya fi dace da wani abin da ya fi daidai da kowace da yake daɗe da ita da zama da gida da yake daɗe da ita, kuma ya faruwa masu hanyar da taɗa da ke tsawon ita. Faruwar black body radiation shine faruwar tsafta da ke faruwa da black body a lokacin da take daɗe da tsawon ita. Faruwar black body radiation yana amfani a fannin fiziki, astronomi, injiniya, da sauransu.

Me ke Black Body?

Black body shine kalmar da ya fi dace da wani abin da ya fi daidai da kowace da yake daɗe da ita da kuma ya faruwa masu hanyar da taɗa da ke tsawon ita.

Babu wani abin da ya fi dace da black body na biyu, amma wasu abubuwa za su iya haɗa da ita a wasu abubuwa. Misali, cikin cikin da ya fi da wani rukunin da ya fi girma, zan iya haɗa da black body, saboda kowace da yake daɗe da rukuna yana kasance da ita da kuma ya rubuta kafin ya faruwa da rukunin. Faruwar da ya faruwa da rukuna yana da alamar black body.

Black body ba ya faruwa ko ya faruwa da kowace da yake daɗe da ita, kuma ya faruwa masu hanyar da taɗa da ke tsawon ita. Saboda haka, black body yana ƙare da yake daɗe da ita da kuma ya faruwa da kowace da yake daɗe da ita. Amma, a lokacin da tsawon black body yana ƙara, yana faruwa da kowace da yake daɗe da ita da kuma faruwar da taɗa da ke tsawon ita yana ƙara zuwa kowace da yake daɗe da ita. A tsawon ƙarin, black body zan iya faruwa da kowace da yake daɗe da ita da kuma ya ƙara da kusa, kushe, kari, funta, ko birni saboda tsawon ita.

Alamomin Faruwar Black Body Radiation

Spectrun da ke faruwa da black body radiation yana da alamar da ya daɗe da tsawon black body. Spectrun yana da bayanan da ya fi dace da wadanda suka dogara da: Wien’s displacement law da Stefan-Boltzmann law.

Wien’s Displacement Law

Wien’s displacement law shine kalmar da ya fi dace da tsawon da ke faruwa da black body radiation yana da muhimmin tsawon da ke faruwa da black body. Mathematically, wannan zan iya bayyana da:

idi λmax shine tsawon da ke faruwa, T shine tsawon absolute da black body, da kuma b shine constant da aka sani da sunan Wien’s displacement constant, wanda yake da ma'ana ta 2.898×10−3 m K.

Wien’s displacement law yana bayyana cewa kyau da ke faruwa da black body yana ƙara da tsawon ita.

Idan tsawon yana ƙara, tsawon da ke faruwa yana ƙara, da kuma spectrun yana ƙara zuwa kowace da yake daɗe da ita. Misali, a lokacin da tsawon (kusan 300 K), black body yana faruwa da infrared radiation da tsawon da ke faruwa da kusa da 10 μm. A 1000 K, black body yana faruwa da kowace da yake daɗe da ita da tsawon da ke faruwa da kusa da 3 μm. A 6000 K, black body yana faruwa da kowace da yake daɗe da ita da tsawon da ke faruwa da kusa da 0.5 μm.

Stefan-Boltzmann Law

Stefan-Boltzmann law shine kalmar da ya fi dace da total power da black body yana faruwa per unit area yana da muhimmin tsawon absolute da black body.

Mathematically, wannan zan iya bayyana da:

idi Me shine total power per unit area (ko da suka sani da emissive power ko radiant exitance), T shine tsawon absolute da black body, da kuma σ shine constant da aka sani da sunan Stefan-Boltzmann constant, wanda yake da ma'ana ta 5.670×10−8 W m$^{-2}K^{-4}$.

Stefan-Boltzmann’s law yana bayyana cewa black body yana faruwa da kowace da yake daɗe da ita a lokacin da tsawon ita yana ƙara. Misali, idan tsawon black body yana duba, emissive power yana duba da 16.

Amfani da Faruwar Black Body Radiation

Faruwar black body radiation yana da amfani a fannin nau'o'i da teknoloji. Wasu misalai sun hada da:

• A astronomy, stars zan iya haɗa da black bodies, da kuma tsawonsu zan iya neman daga spectrunsuka da amfani da Wien’s displacement law.

   

• Sun, misali, yana da effective surface temperature da kusa da 5800 K da kuma yana faruwa da kowace da yake daɗe da ita da tsawon da ke faruwa da kusa da 0.5 μm.

• A engineering, thermal imaging devices sun amfani da infrared cameras don neman heat da ke faruwa da abubuwa saboda tsawonsu da amfani da Stefan-Boltzmann law.

   

• Thermal imaging zan iya amfani a security, surveillance, firefighting, medical diagnosis, da sauransu.

• A physics, faruwar black body radiation shine wata matsaloli da ke samu quantum theory a farko na ƙarni na 20.

   

• Physics classical ba zan iya bayyana cewa spectrun da ke faruwa da black body radiation yana ƙara zuwa Rayleigh-Jeans law a tsawon ƙarin da kuma yana faruwa da infinite energy da aka sani da sunan ultraviolet catastrophe. Max Planck ya fara cewa energy yana da discrete units da aka sani da quanta ko photons don haɓaka wannan matsala. Planck’s law yana bayyana spectrun da ke faruwa da black body radiation da amfani da quantum theory.

Makarantar

• Black body shine kalmar da ya fi dace da wani abin da ya fi daidai da kowace da yake daɗe da ita da kuma ya faruwa masu hanyar da taɗa da ke tsawon ita.

• Faruwar black body radiation shine faruwar tsafta da ke faruwa da black body a lokacin da take daɗe da tsawon ita.

• Wien’s displacement law shine kalmar da ya fi dace da tsawon da ke faruwa da black body radiation yana da muhimmin tsawon da ke faruwa da black body.

• Stefan-Boltzmann law shine kalmar da ya fi dace da total power da black body yana faruwa per unit area yana da muhimmin tsawon absolute da black body.

• Faruwar black body radiation yana da amfani a fannin fiziki, astronomi, injiniya, da sauransu.