Sıcak cisim ışınımı (kara cisim radyasyonu)
Sıcak cisim demekle ısı yayan mat obje kastedilir. Buna bazan kara cisim de denir. Bütün maddeler -273 C den yani 0 K dan daha yukarı sıcaklıklarda ışınım yapar. Buna termal radyasyon (ışınım)denir.İdelde karacisim ;üzerine gelen tüm ışığı soğurup hiçbir kısmını yansıtmayandır.Böyle cisim oda sıcaklığında mükemmel siyah renkde görünür(kara cisim ismi de oradan gelmektedir). Yani hiçbir ışığı yansıtmaz(maddenin rengi yansıttığı ışıktan gelir) Ancak ısıtılan maddeler kendileri yansıtmazsa bile termal radyasyona başlarlar ve ışık yayarlar.(ateşte kor olmuş demirin ışık yaydığı gibi)
Gerçek hayatta bütün objeler sıcaklıklarına göre az yada çok termal radyasyon yaparlar ve az yada çok üzerlerine gelen ışınımları yansıtırlar. Bu yüzden mükemmel siyah cisim bulmak ve normal objelerle deney yapmak zordur.Ancak düşünülerek mükemmele yakın bir kara cisim yapılabilinir:
Bunun için ısı iletken malzemeden mesela metalden bir kutu yapılır. Ancak bu kutu içine hiçbir şekilde ışık girmeyecek gibi sızdırmaz ve her tarafından kapalı olmalıdır olmalıdır.Bundan sonra kutunun içindeki kutu sıcaklığından oluşan termal radyasyonun dışarı çıkabilmesi için küçük bir delik açılır.İşte size mükemmele yakın kara cisim.
20. yüzyılın başında Lord Rayleigh, ve Max Planck aynı buna benzer bir cisimle kara cisim radyasyonunu incelemiştir. Uzun çalışmalar sonucunda Planck buradaki ışınımı ve dalgaboylarını hesaplamak için deneysel formüller geliştirebilmiştir. Hatta sıcaklık değişmesiyle ışınım spektrumundaki değişmeleri göstermiştir. Planc ın bu çalışmaları Kuantum Fiziğinin kurulmasına zemin hazırlamıştır.
Max Planck
Planc ve bu konuda çalışan fizikçilerin bulduğu şu olmuştur.;
'Kara cismin sıcaklığı yükseldikçe saniyedeki salınan ışınım miktarı artar ve salınan ışık spektrumunda yoğun olan bant dalga boyu mavi rengine doğru kayar.
Mesela demir bir çubuk ısıtılmaya başlayınca önce turuncu-kırmızı daha sonra ısıtma devam edildiğinde mazi ve akabinde beyaz olur.
Bizim bilim adamlarımız tekkelerde uzun eşşek oynarlarken Alman fizikçi Wılhelm Wıen 1893 yılında karacisim sıcaklığıyla ,ışınım dalga boyu arasındaki
formülünü geliştirdi. Burada T kelvin cinsinden sıcaklıktır..Wıen in yerdeğiştirme kanunu olarak da adlandırılan bu formule göre:Sıcaklıkla ışınım dalgaboyları ters orantılıdır. Bu da sıcaklıkla enerji fazlalaştığı zaman yğksek enerjili kısa dalgaboylarındaki ışımalara işaret ettiğinden mantıklıdır.Mesela Güneş in sıcaklığı 5800 K olduğunda ışınımın dalgaboyu
Bizim fizikçiler 5 taş oynarlarken Avusturyalı fizikçi Stephan Josef 1879 yılında Işıma miktarının (L) kara cismin sıcaklığının 4. kuvvetiyle orantılı olduğunu gösteren 
formulunu bulur.
formulunu bulur.
Bu formulde A yüzey alfa bir sabittir.K ise sıcaklıktır. Yani eğer biz sıcaklığı 2 kat arttırırsak ışınım 2 üzeri4 =16 kat artar
Sadece 5 yıl sonra yani 1884 yılında gene Avusturyalı fizikçi Ludwıg Boltzman bu formukü daha da geliştirip şimdilerde Stefan Boltzman kanunu diye bilinen
Artık bu formüllerle güneş dahil tüm yıldızların ışıma miktarı hesaplanabilmektedir.
Sıcaklık ve tepe ışınım dalgaboyu grafiği
Düşük sıcaklıklardaki ışınım
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder