Qora nurlanish: Ta'rif, xususiyatlari va qo'llanmalar
Qora jism deb atalant ideal obyekt, qaysi barcha elektromagnetik nurlanishni o'z ichiga oladi va aniq faqat uning haroratiga bog'liq bo'lgan qat'iy spektrda nurlanishni chiqaradi. Qora jism nurlanishi bu, termodinamik ta'sir muvofiqlikda joylashgan qora jism tomonidan chiqariladigan issiqlik nurlanishidir. Qora jism nurlanishi fizika, astronomiya, inshootshunoslik va boshqa sohalar uchun ko'p qo'llanishlarga ega.
Qora jism nima?
Qora jism teoretik konsept, nurlanishni o'z ichiga olish va chiqarishda ideal obyekt hisoblanadi.
Hech qanday haqiqiy obyekt qora jism bo'lib, bazi obyektlar shart-sharoitlar ostida qora jismga yaqinlasha oladi. Misol uchun, kichik ochko bilan qavatlangan zirra qora jism sifatida ishlash mumkin, chunki ochko orqali kiruvchi nurlanish zirrada bir necha marta aylanib, akhir olinib olinadi. Zirradan chiqarilgan nurlanish qora jismning xarakteristikasi bo'ladi.
Qora jism hech qanday nurlanishni o'tkazmaydi yoki aynalatmaydi; u faqat o'z ichiga oladi va chiqaradi. Shuning uchun, qora jism sovuq bo'lganda qora rangda ko'rinadi va ko'rinuvchi nurlanish chiqarmaydi. Amma qora jismning harorati oshganda, u ko'proq nurlanish chiqaradi va spektri qisqa tillabga siljib boradi. Yuqori haroratlarda, qora jism ko'rinuvchi nurlanish chiqarishi mumkin va uning haroratiga qarab qizil, narangi, sariq, oq yoki kochak rangda ko'rinadi.
Qora jism nurlanishining xususiyatlari
Qora jism nurlanishining spektri qat'iy bo'lib, aniq faqat qora jismning haroratiga bog'liq. Spektrni ikki muhim qonuncha tavsiflaydi: Vyenning siljish qonuni va Stefan-Boltzmann qonuni.
Vyenning siljish qonuni
Vyenning siljish qonuni qora jism nurlanishining maksimal intensivligi bo'lgan tillab uzunligi qora jismning haroratiga teskari proporsional ekanligini belgilaydi. Matematik ravishda, bu quyidagicha ifodalash mumkin:
bu yerda λmax - maksimal tillab uzunligi, T - qora jismning mutlaq harorati, b esa Vyenning siljish pastki koeffitsiyenti, qiymati 2,898×10−3 m K.
Vyenning siljish qonuni qora jismning harorati o'zgarishida rangi o'zgarishini tushuntiradi.
Harorat oshganda, maksimal tillab uzunligi kamayadi va spektr qisqa tillabga siljib boradi. Misol uchun, xonalik harorat (ko'pincha 300 K) bo'lganda, qora jism asosan infrakrasnaya nurlanishni chiqaradi va maksimal tillab uzunligi 10 μm bo'ladi. 1000 K da, qora jism asosan qizil nurlanishni chiqaradi va maksimal tillab uzunligi 3 μm bo'ladi. 6000 K da, qora jism asosan oq nurlanishni chiqaradi va maksimal tillab uzunligi 0,5 μm bo'ladi.
Stefan-Boltzmann qonuni
Stefan-Boltzmann qonuni qora jism tomonidan kvadrat metr bo'lgan har bir maydon birlikka nisbatan chiqariladigan umumiy quvvat uning mutlaq haroratinig dastlabki darajasi bilan proporsional ekanligini belgilaydi.
Matematik ravishda, bu quyidagicha ifodalash mumkin:
bu yerda Me - kvadrat metr bo'lgan har bir maydon birlikka nisbatan chiqariladigan umumiy quvvat (radiatsiya chiqarish quvvati yoki radiativ chiqarish), T - qora jismning mutlaq harorati, σ esa Stefan-Boltzmann pastki koeffitsiyenti, qiymati 5,670×10−8 W m$^{-2}K^{-4}$.
Stefan-Boltzmann qonuni qora jismning harorati oshganda, undan chiqariladigan nurlanish ortishini tushuntiradi. Misol uchun, agar qora jismning harorati ikkilangan bo'lsa, uning chiqarish quvvati 16 marta oshadi.
Qora jism nurlanishining qo'llanishlari
Qora jism nurlanishi fan va texnologiya sohalarida ko'plab qo'llanishlarga ega. Ba'zi misollar:
Astronomiyada, yulduzlarni qora jism deb taxmin qilish mumkin va ularning haroratini Vyenning siljish qonuni yordamida spektr orqali baholash mumkin.
