2-maruza. Issiqlik nurlanishi. Kirxgof qonuni. Stefan-Bolsman qonuni va Vin siljish qonuni. Reley-Jins qonuni Reja

Absolyut qora jism modeli. Har qanday jism o‘ziga tushayotgan nurlanishning bir qismini yutsa qolgan qismini qaytaradi. Jismlarning bir-biridan farqi shundaki, ba’zi jismlar tushgan nurlanishning ko‘proq qismini yutsa, boshqa jismlar kamroq qismini yutadi. Shuning uchun birinchi xil jismlarni ikkinchilariga nisbatan qoraroq deyish mumkin bo‘ladi. Barcha real jismlarning nur yutish qobiliyati 1 dan kichik. Masalan, spektrning ko‘rinadigan qismi uchun alyuminiyning nur yutish qobiliyati 0.1, mis uchun 0.5, suv uchun 0.67 ga tengdir. Jism o‘ziga tushayotgan nurlanishning ko‘proq qismini qaytarsa, bunday jismlar qoraroq jismlar hisoblanadi. Bunday jismning nur yutish qobiliyatining qiymati birga yaqin bo‘ladi. Tushayotgan nurlanishning ko‘proq qismini qaytaradigan jism kul rang jismlar hisoblanadi, bunday jismlarning nur yutish qobiliyatining qiymati birdan kichik qiymatga teng (A<1). Tushayotgan nurlanishni to‘liq ravishda yutadigan jism qora jism hisoblanadi, bunday jismning to‘la nur yutish qobiliyatining qiymati birga teng (A=1). Tushayotgan nurlanishni to‘liq ravishda qaytaradigan jism oq jism deyiladi.
Nemis olimi G.R.Kirxgof umumiy termodinamika tasavvurlarga asoslanib, issiqlik nurlanishining spektrini tushuntirishni oddiylash­tirish maqsadida ideallashtirilgan nazariy tushuncha “Absolyut qora jism” tushunchasini taklif qildi. Istalgan to‘lqin uzunlikda va temperaturada o‘ziga tushayotgan nurlanish energiyasini to‘liq yutadigan jism absolyut qora jism deyiladi. Bunday jismning nur yutish qobiliyati barcha alohida to‘lqin uzunliklar uchun bir xil bo‘lib, uning qiymati birga teng (A=1). Lekin tabiatda absolyut qora jism ham, oq jism ham yo‘q. Tabiatda xossasi absolyut qora jism xossasiga yaqin bo‘lgan qora jism bu – qora kuyadir. Qora kuyaning ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik (=(0,40-0,75) mkm) sohasida nur yutish qobiliyati 0,99 ga yaqin. Lekin qora kuya infraqizil nurlarni kamroq yutadi. Absolyut qora jism issiqlik nurlanishini tarqatuvchi eng effektiv jismdir. Absolyut qora jism tushunchasining ishlatilishi issiqlik nurlanishining nurlanayotgan qattiq jismning xususiyatlariga bog‘liq emasligini ko‘rsatadi. Boshqa jismlardan farq qilish uchun absolyut qora jismning nur yutish qobiliyati A_T nur chiqarish qobiliyati E_T bilan belgilanadi. Amalda absolyut qora jism issiqlik nurlanishini hosil qilishda o‘zining xususiyati bilan absolyut qora jismga yaqin bo‘lgan modeldan foydalaniladi. Bunday model juda kichik tirqishga ega bo‘lgan berk kovak idishdan iborat qurilmadir. Kovak idishning ichki sirti qoraga bo‘yalgan (2-rasm).

2-rasm
Kovak idish devoridagi kichik tirqish absolyut qora jismning amaldagi modeli sifatida qaraladi. Kovak idish tirqishidan idish ichiga kirib qolgan nurlanish idishning ichki devorlari­dan ko‘p marta qaytadi. Har bir qaytish jarayonida nur energiyasining ma’lum bir qismi idish devorlarida yutila boradi va amalda to‘liq yutiladi. Absolyut qora jism tushgan nurlanish energiyasini to‘liq yutishi bilan birga o‘zi ham nurlanadi. Past temperaturada tirqish qoradek ko‘rinadi. Idish ichkarisi yuqori temperaturagacha qizdirilsa, tirqish sirti oydinlashib yorug‘lanadi va nurlana boshlaydi. Tirqish sirti absolyut qora jism sifatida qaraladi. Tirqishdan chiqayotgan nurlanish muvozanatli issiqlik nurlanishidir. Tirqishdan chiqayotgan energiya absolyut qora jism nurlanishi energiyasiga yaqindir.

Amalda absolyut qora jismga ko‘z qorachig‘i, Marten pechlarining ichidagi olovni kuzatadigan tirqish misol bo‘ladi. Klassik tasavvurlarga asosan kovak idish ichki devorlari materialining atomlari klassik ossillyatorlar to‘plami sifatida modellashtiriladi, ossillyatorlar kovak idish ichidagi (bo‘shlig‘ida) nurlanish bilan energiya almashadi. Muvozanat sharoitida idish ichidagi nurlanish turg‘un to‘lqinlar to‘plami sifatida qaraladi. U vaqtda absolyut qora jismning nurlanishi ossillyator tebranishi natijasi deb tushuniladi. Kovak idish ichidagi turg‘un to‘lqinlarning har biri tebranish modasi deyiladi. Modalar soni esa tebranishlarning erkinlik darajasi soniga teng bo‘lib, ular idish ichidagi nurlanishni hosil qiladi. Bir erkinlik darajasiga to‘g‘ri keladigan nurlanishning o‘rtacha energiyasi bo‘lsa, u vaqtda kovak idish ichidagi (bo‘shlig‘idagi) nurlanish energiyasining zichligi quyidagi formula orqali aniqlanadi:
(1)
(1) formuladan ko‘rinadiki, muvozanatli nurlanish energiyasining spektr bo‘yicha taqsimlanishini topish uchun bir erkinlik darajasiga to‘g‘ri keladigan nurlanishning o‘rtacha energiyasi – ni aniqlash kerak bo‘ladi. (1) formula qulaylik uchun chastota orqali yozilgan bo‘lib, bu formulani to‘lqin uzunlik λ orqali ham ifodalash mumkin.