ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ವಿಕಿರಣ: ನಿರ್ದೇಶನ, ಲಕ್ಷಣಗಳು, ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳು

ಒಂದು ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ಎಂದರೆ ಒಂದು ಆಗ್ನೋತ್ತರವಾದ ವಸ್ತುವು ಯಾವುದೇ ಕದಲಿಕೆ ರಜುವನ್ನು ಅದರ ಮೇಲೆ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಶೋಷಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ಅವಲಂಬಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ರಜುವನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ರಜುವು ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ತನ್ನ ಆವರಣದೊಂದಿಗೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗಿರುವ ಥರ್ಮಲ್ ರಜುವಾಗಿದೆ. ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ರಜುವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ಗ್ರಹಶಾಸ್ತ್ರ, ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಇತರ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ಎಂದರೆ?

ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ಒಂದು ತಾತ್ಪರ್ಯ ಆಧಾರಿತ ಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು ರಜುವನ್ನು ಶೋಷಿಸುವ ಮತ್ತು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುವ ಆಗ್ನೋತ್ತರ ವಸ್ತುವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಯಾವುದೇ ನಿಜ ವಸ್ತುವು ಪೂರ್ಣ ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಕೆಲವು ವಸ್ತುಗಳು ಕೆಲವು ಶರತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ಸುಳ್ಳಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಂದು ಛೇದದೊಂದಿಗೆ ಚಿಕ್ಕ ಖಾಳಿ ಒಂದು ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಾಗಿ ನಡೆಯಬಹುದು, ಏಕೆಂದರೆ ಖಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಯಾವುದೇ ರಜುವು ಖಾಳಿಯ ಒಳಗೆ ಪ್ರತಿಫಲನಗಳು ಮಾಡಿದ ನಂತರ ಖಾಳಿಯ ದೀವಾರಗಳು ಅದನ್ನು ಶೋಷಿಸುತ್ತವೆ. ಖಾಳಿಯಿಂದ ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುವ ರಜುವು ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ಲಕ್ಷಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ಯಾವುದೇ ರಜುವನ್ನು ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಸಾಂದ್ರಿಕೋಣ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ; ಅದು ಮಾತ್ರ ಶೋಷಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ತಾಪಮಾನವು ಕಡಿಮೆಯಿದಾಗ ಕಪ್ಪು ಬಣ್ಣದಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು ಮತ್ತು ಕಾಣುವ ರಜುವನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದಾಗ, ಅದು ಹೆಚ್ಚು ರಜುವನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಚಿಕ್ಕ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗೆ ಸರಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಉನ್ನತ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ಕಾಣುವ ರಜುವನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಅನುಸಾರವಾಗಿ ಕೆಂಪು, ಹಳ್ಳಿನ ಬೆಂಬಲ, ಹಣ್ಣು ಬೆಂಬಲ, ಬಿಳಿ ಅಥವಾ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣದಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು.

ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ರಜುವಿನ ಲಕ್ಷಣಗಳು

ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ರಜುವಿನ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಅನಂತ ಮತ್ತು ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ಅವಲಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ನಿಯಮಗಳಿಂದ ವಿವರಿಸಬಹುದು: ವೀನ್ ಡಿಸ್ಪ್ಲೇಸ್ಮೆಂಟ್ ಲಾ ಮತ್ತು ಸ್ಟೆಫನ್-ಬೋಲ್ಟ್‌ಮನ್ ಲಾ.

ವೀನ್ ಡಿಸ್ಪ್ಲೇಸ್ಮೆಂಟ್ ಲಾ

ವೀನ್ ಡಿಸ್ಪ್ಲೇಸ್ಮೆಂಟ್ ಲಾ ಹೇಳುತ್ತದೆ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ರಜುವಿನ ತೀವ್ರತೆಯ ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರವು ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಿಲೋಮಾನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

ಇಲ್ಲಿ λmax ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರ, T ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ನಿರಪೇಕ್ಷ ತಾಪಮಾನ, b ವೀನ್ ಡಿಸ್ಪ್ಲೇಸ್ಮೆಂಟ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ ಮತ್ತು 2.898×10−3 m K ನ ಮೌಲ್ಯವಿದೆ.

ವೀನ್ ಡಿಸ್ಪ್ಲೇಸ್ಮೆಂಟ್ ಲಾ ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವಿನ ತಾಪಮಾನದ ಮೇಲೆ ಅದರ ಬಣ್ಣದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.

ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದಾಗ, ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಚಿಕ್ಕ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗೆ ಸರಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಕ್ಷ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (ಆಯತನ 300 K), ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ಅತಿನೀಲ ರಜುವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರ ಆಯತನ 10 μm ಇರುತ್ತದೆ. 1000 K ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ಹೆಚ್ಚು ಕೆಂಪು ಕಾಣುವ ರಜುವನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರ ಆಯತನ 3 μm ಇರುತ್ತದೆ. 6000 K ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ಹೆಚ್ಚು ಬಿಳಿ ಕಾಣುವ ರಜುವನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಗರಿಷ್ಠ ತರಂಗಾಂತರ ಆಯತನ 0.5 μm ಇರುತ್ತದೆ.

ಸ್ಟೆಫನ್-ಬೋಲ್ಟ್‌ಮನ್ ಲಾ

ಸ್ಟೆಫನ್-ಬೋಲ್ಟ್‌ಮನ್ ಲಾ ಹೇಳುತ್ತದೆ, ಕಪ್ಪು ವಸ್ತುವು ನಿರಪೇಕ್ಷ ತಾಪಮಾನದ ನಾಲ್ಕನೇ ಘಾತಕ್ಕೆ ಆನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಯೂನಿಟ್ ವಿಸ್ತೀರ್ಣಕ್ಕೆ ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುವ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

ಬಹುಮಾನ