Dərslik respublikanın universitetlərinin fizika fakültələrinin tələbələri üçün "Atom fizikası"
Download 18.1 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Ё3. Cisimlərin şüalandırma və udma qabiliyyətləri. Mütləq qara cisim
- Ё4. Kirxhof qanunu
|
Ё2. İstilik şüalanması
İstənilən uzunluğa malik elektromaqnit dalğasının şüalanması maddənin tərkibinə daxil olan yüklü hissəciklərin, yəni elektronların və ionların rəqsi hərəkəti ilə əlaqədardır. Məsələn, ionların kütləsi böyük olduğundan onların rəqs tezliyi kiçik olur və kiçik tezlikli elektromaqnit dalğaları (məsələn, infraqırmızı) şüalanır. Atom və molekulların tərkibinə daxil olan elektronların (yəni bağlı elektronların) rəqsləri nəticəsində şüalanan elektromaqnit dalğalarının tezliyi böyük ola bilər (məsələn, görünən işıq və ultrabənövşəyi şüalar). Metalların daxilində olan sərbəst elektronların müəyyən tarazlıq vəziyyəti ətrafında rəqsi hərəkətindən danışmaq olmaz. Lakin sərbəst elektronların hərəkəti zamanı nizamlı olmayan tormozlanmalar sayəsində impuls şəkilli elektromaqnit şüalanması baş verir ki, bu şüalanma spektrində müxtəlif uzunluqlu dalğalar, o cümlədən alçaq tezlikli dalğalar da ola bilər. Elektromaqnit şüalanması enerji itgisinə səbəb olur. Ona görə də şüalanmanın uzun müddət davam etməsi üçün enerji itgisinin əvəz olunması lazımdır. Əks halda şüalanma cismin daxilində müəyyən dəyişikliklərin baş verməsi ilə müşayiət olunur və şüalandıran
10 sistemin halı kəsilməz olaraq dəyişir. Bu proseslər müxtəlif cür olduğundan şüalanmanın xarakteri də müxtəlif olacaqdır. Belə ki, xemilüminessensiya, elektrolüminessensiya, katod lüminessensiya, fotolüminessensiya, rentgenolümines-sensiya, radiolüminessensiya, tribolüminessensiya, kristallolüminessensiya, ionolümines-sensiya, istilik (temperatur) şüalanması və s. kimi müxtəlif şüalanmalar mövcuddur. Xemilüminessensiya zamanı enerjinin şüalanması maddənin kimyəvi tərkibinin dəyişməsi və onun daxili enerjisinin azalması ilə müşayiət olunur. Məsələn, çürümüş ağacın və havada tədricən oksidləşən fosforun şüalanması buna misal ola bilər. Müxtəlif canlı orqanizmlərdə (işıldaböcəklər, molyuskalar və s.) baş verən xemilüminessensiyaya biolüminessensiya da deyilir. Müstəqil qaz boşalmasının müxtəlif növlərinə uyğun şüalanmalar elektrolüminessensiya adlanır. Bu zaman şüalanma üçün tələb olunan enerji elektrik sahəsi tərəfindən sürətləndirilən elektronlarla qazın atom və molekullarının bombardman edilməsi yolu ilə verilir. Elektrolüminessensiyaya misal olaraq Heysler borularında müşahidə olunan alovsuz boşalmanı, "gündüz işığı" lampalarını, elektrik qövsünü, ildırımı, tacşəkilli boşalmanı və s. göstərmək olar. Bərk cisimləri (məsələn, mineralları) elektronlarla bombardman edərkən baş verən şüalanma katod lüminessensiyası adlanır. Xarici
λ 1 uzunluqlu elektromaqnit dalğası ilə şüalanan cismin eyni zamanda və ya sonradan uzunluğu λ 2 olan ( λ 1 < λ 2 ) elektromaqnit dalğası şüalandırması fotolüminessensiya adlanır. Bu halda şüalanmanı təmin etmək üçün cismə xarici mənbədən enerji, onu şüalandırmaqla verilir. Fotolüminessensiyanın şüalanma müddətinə görə fərqləndirilən iki növü vardır: flüorosensiya (10 -8 -10
-9 san) və fosforosensiya (10 -8
Rentgen şüalarının təsiri ilə baş verən şüalanma rentgenolüminessensiya adlanır. Radioaktiv şüalar ( α-, β- və γ-şüalar) və kosmik şüalar müəyyən maddələrin üzərinə düşdükdə baş verən şüalanmaya radiolüminessensiya deyilir. Bəzi maddələrin bir-birinə sürtünməsi nəticəsində yaranan şüalanma tribolüminessensiya, kristalların mexaniki sıxılması zamanı baş verən şüalanma isə kristallolüminessensiya adlanır. Bu şüalanmalar sürtülən səthlərdə və sıxılma zamanı yaranan qırılma yerlərində baş verən elektrik boşalmaları nəticəsində ultrabənövşəyi işığın şüalanması ilə əlaqədardır. Bəzi maye və məhlulların daxilində ultrasəs dalğaları yayılarkən yaranan kiçik boşluqlarda baş verən elektrik boşalmaları nəticəsində yaranan şüalanma ionolüminessensiya adlanır. Cisimləri qızdırarkən onların şüalanması istilik (və ya temperatur) şüalanması adlanır. Bu halda şüalanmanın dəyişməz qalmasını təmin etmək üçün cismə şüalanma nəticəsində enerjinin azalmasına uyğun istilik miqdarı vermək lazımdır. Qeyd edək ki, istilik şüalanması bütün temperaturlarda baş verir. Lakin çox da yüksək olmayan temperaturlarda yalnız böyük uzunluğa malik elektromaqnit dalğaları (infraqırmızı) şüalanır. XIX əsrdə istilik şüalanması fizikada xüsusi maraq kəsb etmişdir. Bunun səbəbi ondan ibarətdir ki, yuxarıda göstərilən bütün lüminessensiya şüalanmaları tarazlıqda olmayan proseslər olduğu halda, yalnız istilik şüalanması, müəyyən şərtlər ödəndikdə, tarazlıqda olan proses ola bilər. Bu dövrdə isə termodinamika yalnız tarazlıqda olan proseslər üçün işlənib hazırlandığına görə yalnız istilik şüalanmasının nəzəriyyəsini
11 yaratmaq üçün cəhdlər göstərilməsi daha məqsədəuyğun idi. İstilik şüalanmasının tarazlıqda ola bilməsi aşağıdakı mülahizələrdən görünür. Fərz edək ki, şüalanan cisim daxili divarları ideal qaytarıcı səth olan və şüalanma üçün keçilməz (nüfuzedilməz) olan təbəqə ilə əhatə olunmuşdur. Cismin ətrafında, yəni təbəqənin daxilində hava da yoxdur. Bu zaman cismin buraxdığı şüalanma bütün fəzada yayılmır, təbəqənin daxilində qalaraq, onun divarlarından əks olunur və cismin üzərinə düşərək, qismən və ya tam udulur. Deməli, bu şərtlər daxilində şüa buraxan cisim ilə istilik şüalanmasından ibarət olan sistemdə enerji itkisi baş vermir. Lakin cisim ilə onun ətrafındakı boşluğu dolduran şüalanma arasında daim enerji mübadiləsi baş verir. Əgər cisim və şüalanma arasında enerjinin paylanması hər bir dalğa uzunluğu üçün zaman keçdikcə sabit qalırsa, onda cisim-şüalanma sisteminin halı tarazlıq halı olacaqdır. Bu tarazlığa səbəb temperatur artdıqca istilik şüalanmasının intensivliyinin artmasıdır. Doğrudan da, fərz edək ki, cisim ilə şüalanma arasında tarazlıq pozulmuşdur və cismin şüalandırdığı enerji udduğundan çoxdur. Onda, şüalanma nəticəsində, cismin daxili enerjisi azalacaq və temperaturu aşağı düşəcəkdir. Bu da, öz növbəsində, cismin şüalandırdığı enerjinin azalmasına səbəb olacaqdır. Cismin temperaturunun azalması onun şüalandırdığı enerjinin udduğu enerjiyə bərabər olan ana qədər, yəni tarazlıq bərpa olunana qədər davam edəcəkdir. Əgər tarazlığın pozulması əksinə baş vermişdirsə, yəni cismin şüalandırdığı enerji udduğu enerjidən azdırsa, onda cismin temperaturu artacaq və bu artım yeni tarazlıq halı yaranana qədər davam edəcəkdir. Deməli, cisim-istilik şüalanması sistemində tarazlığın pozulması zamanı elə proseslər baş verir ki, nəticədə yeni tarazlıq halı yaranır. Başqa sözlə, cisim-istilik şüalanması tarazlığı varsa, o, dinamik tarazlıqdır. Göstərmək olar ki, istilik şüalanmasından fərqli olaraq, hər hansı lüminessensiya şüalanması zamanı tarazlıq yaranmır. Məsələn, xemilüminessensiya zamanı şüalanmanı təmin edən kimyəvi reaksiyanın baş verdiyi müddət ərzində şüalandıran cisim öz əvvəlki halından uzaqlaşmaqda davam edir. Cisim tərəfindən şüalanmanın udulması (fərz olunur ki, xemilüminessensiya da yuxarıda təsvir olunan təbəqənin daxilində baş verir) reaksiyanın istiqamətini dəyişmir, əksinə, cismin şüa udaraq qızması nəticəsində reaksiya daha böyük sürətlə əvvəlki istiqamətdə baş verir. Reaksiyada iştirak edən maddələrin baxılan cisimdə miqdarı tamamilə tükəndikdən sonra kimyəvi proseslər nəticəsində baş verən şüalanma istilik şüalanması ilə əvəz olunur və yalnız bundan sonra tarazlıq yaranır. Digər misal olaraq fotolüminessensiyaya baxaq. Fərz edək ki, qabaqcadan işıqlanma ilə həyəcanlandırılmış cisim yuxarıda haqqında bəhs edilən təbəqə daxilində yerləşdirilmişdir. Bu cismin şüalanması tədricən zəifləyəcək. Çünki fotolüminessensiya nəticəsində şüalanan işıq təbəqənin divarlarından əks olunaraq cisim tərəfindən udulacaq və nəticədə cisim qızacaqdır. Lakin temperaturun bu artması fotolüminessensiyaya kömək etməyəcəkdir. Çünki fotolüminessensiyanın baş verməsi üçün həyəcanlaşdıran (yəni, udulan) işığın dalğa uzunluğu şüalanan işığın dalğa uzunluğundan kiçik olmalıdır. Deməli, bu halda cisim tədricən qızacaq və fotolüminessensiya bu qızmış cismin istilik şüalanması ilə əvəz olunacaqdır. Digər şüalanmalar üçün də anoloji mülahizələr aparmaq olar. Deməli, bütün şüalanmalar içərisində yalnız istilik şüalanması tarazlıqda ola bilər.
Mütləq qara cisim
12 İstilik şüalanmasını xarakterizə etmək üçün cisimlərin şüalandırma və udma qabiliyyəti anlayışlarından istifadə edilir. Cismin vahid səthinin vahid zamanda vahid tezliklər intervalında şüalandırdığı enerji şüalandırma qabiliyyəti adlanır. Əgər vahid səthin vahid zamanda şüalandırdığı enerjini dW ( ω ,T ), şüalanmanın baş verdiyi dairəvi tezlik intervalını d ω ilə işarə etsək şüalandırma qabiliyyəti ω ω ω d T dW T E ) , ( ) , ( =
(3.1) kimi təyin olunar. Burada ω =2
– dairəvi tezlik, T – şüalandıran cismin mütləq temperaturu, d ω
isə
ω , ω +d ω tezliklər intervalının enidir. Şüalanma müxtəlif ω tezlikli (və ya λ uzunluqlu) dalğalar çoxluğundan ibarət olduğu üçün müəyyən d ω tezliklər (və ya d λ
şüalandırma qabiliyyətinin BS sistemində vahidi 2
san C ⋅ olmalıdır. Şüalanmanı ω tezliyi əvəzinə λ dalğa uzunluğu ilə də xarakterizə etmək olar. Belə ki, bunun üçün spektrin d ω hissəsinə d λ dalğa uzunluqları intervalı uyğun gəldiyindən λ =c/ ν =2 π c / ω düsturuna əsasən ω π λ ω ω π λ
c d c d 2 2 2 2 − = − = (3.2)
ifadəsini nəzərə almaq lazımdır. Burada mənfi işarəsi göstərir ki, λ
və ω
kəmiyyətlərindən biri artdıqda digəri azalır və əksinə. Ona görə də mənfi işarəsini nəzərə almamaq da olar. (3.1) ifadəsinə oxşar olaraq λ λ
d T dW T E ) , ( ) , ( =
(3.3) yaza bilərik. Onda E( ω
) və E( λ
) arasında əlaqə tapmaq üçün dW ( ω ,T )=dW( λ
) ω π λ λ ω ω π λ λ λ ω ω
c T E d c T E d T E d T E 2 ) , ( 2 ) , ( ) , ( ) , ( 2 2 = = =
ifadələrindən istifadə edərək c T E c T E T E π λ λ ω π λ ω 2 ) , ( 2 ) , ( ) , ( 2 2 = =
(3.4) alarıq.
Cismin üzərinə düşən şüalanmanın udulmasını xarakterizə etmək üçün udma qabiliyyəti anlayışından istifadə olunur. Cismin udma qabiliyyəti onun vahid səthinə vahid zamanda eni d ω olan ω , ω +d ω tezliklər intervalında düşərək udulan dW ud ( ω ,T ) şüa
enerjisinin düşən dW d ( ω ,T ) enerjinin miqdarına olan nisbətinə deyilir: ) ,
) , ( ) , ( T dW T dW T A д уд ω ω ω =
(3.5) Qeyd edək ki, cisimlərin şüalandırma qabiliyyəti kimi, udma qabiliyyəti də tezlik və
13
mütləq temperaturdan asılıdır. Udma qabiliyyəti adsız kəmiyyətdir. Analoji yolla cismin qaytarma qabiliyyətini də təyin etmək olar. Vahid zamanda vahid səthdən eni d ω olan ω , ω
ω tezliklər intervalında əks olunan dW ə ( ω ,T ) enerjisinin düşən dW
( ω ,T ) enerjisinin miqdarına olan nisbətinə cismin qaytarma qabiliyyəti deyilir: ) ,
) , ( ) , ( Т dW Т dW T B д я ω ω ω =
(3.6) Qaytarma qabiliyyəti də adsız kəmiyyətdir. İdeal güzgü səthin bütün tezliklər, yəni ən kiçik tezlikdən ixtiyari böyük tezliklərə qədər olan oblast üçün qaytarma qabiliyyəti vahidə bərabərdir. Tərifindən göründüyü kimi, udma qabiliyyəti vahiddən böyük ola bilməz. Üzərinə düşən şüalanmanı tamamilə uda bilən cisim üçün udma qabiliyyəti A( ω
cisim mütləq qara cisim adlanır. Əgər hər hansı bir cisim üçün A( ω
≡A(T)=const<1 şərti ödənirsə, o, boz cisim adlanır. Aydındır ki, təbiətdə mütləq qara cisim yoxdur, o, ideal cisimdir. Lakin 1895-ci ildə Vin və Lümer müəyyən etmişlər ki, elektromaqnit şüalanması üçün keçilməz olan içi boş sferik səthin üzərində ölçüsü sfera diametrinin 0,1 hissəsindən böyük olmayan deşik özünü mütləq qara cisim kimi aparır. Bu deşikdən daxil olan ixtiyari tezliyə malik şüalanma sferanın daxili səthindən dəfələrlə qayıtdığından və səpildiyindən və hər dəfə divarlar tərəfindən bir qədər udularaq zəiflədiyindən, demək olar ki, kənara çıxmır, yəni tam udulur. Məhz bu səbəbdən də parlaq günəşli gündə uzaqdan açıq pəncərəyə baxdıqda otağın içərisi qaranlıq görünür. Qeyd edək ki, mütləq qara cisim də şüalandırmaq qabiliyyətinə malikdir. Məsələn, içi boş sferanın üzərindəki kiçik deşikdən daxil olan şüalar divarlarda çoxlu dəfə əks olunduqdan sonra zəif şüalanma kimi deşikdən kənara çıxır ki, buna da mütləq qara cismin şüalanması kimi baxmaq olar. Bəzi cisimlər (məsələn, qurum, qara məxmər və s.) udma xassəsinə görə mütləq qara cismə çox yaxındırlar. Belə cisimlərin böyük udma qabiliyyətinə malik olması onların məsaməli quruluşa malik olması ilə əlaqədardır. Belə cisimlər üzərinə düşən şüalanma onların çoxlu sayda qatlarında və məsamələrində dəfələrlə qayıdır və hər qayıtma zamanı müəyyən qədər udularaq zəifləyir. Ona görə də cisimdən qayıdan işığın intensivliyi praktik olaraq sıfra qədər azalmış olur. Məsələn, qaytarma əmsalı ½ olan mühit daxilində 10 dəfə qayıtma baş versə, çıxan şüalanmanın enerjisi düşən şüalanmanın enerjisindən 2 10
Qeyd edək ki, mütləq qara cismin şüalanması bu cismin təbiətindən asılı olmayıb yalnız onun temperaturundan asılıdır. Buna aşağıdakı mülahizələr əsasında inanmaq olar. Maddə ilə dinamik tarazlıqda olan şüalanmaya, məsələn, içi vakuum olan boşluqdakı şüalanmaya baxaq. Tarazlıq halında şüalanma enerjisi boşluğun daxilində müəyyən u=u(T) sıxlığı ilə paylanmış olacaqdır. Burada T – boşluğun divarlarının mütləq temperaturudur. Bu enerjinin spektral (tezliklərə görə) paylanmasını u( ω
xarakterizə etsək, onda ω
ω +d ω tezliklər intervalına düşən enerjinin spektral sıxlığı du( ω )=u( ω ,T)d ω olar. Onda enerjinin tam (inteqral) sıxlığı üçün: ∫ ∞ = 0 ) , ( ) ( ω ω
T u T u
(3.7) alarıq.
14 Tarazlıqda olan şüalanmanın u(T) enerji sıxlığı yalnız temperaturdan asılıdır və boşluğun divarlarının xassəsindən asılı deyildir. Bu, o deməkdir ki, eyni temperaturlu müxtəlif divarlara malik olan iki boşluq vardırsa, onların daxilində u(T) enerji sıxlığı eyni olmalıdır. Özü də u 1 (T)= u 2 (T) bərabərliyi hər bir tezlik üçün ödənməlidir. Termodinamik mülahizələrə görə bu deyilənləri isbat etmək olar. Fərz edək ki, iki müxtəlif divarlı boşluqda tarazlıqda olan şüalanmanın sıxlığı müxtəlifdir: u 1 (T) >u 2 (T). Bu boşluqları ortaq kiçik deşik vasitəsilə bir-biri ilə birləşdirək. Bu zaman onların divarları arasında şüalanma vasitəsilə istilik mübadiləsi baş verməlidir. Belə ki, şərtə görə u 1 >u 2 olduğundan birinci boşluqdan ikinci boşluğa daha çox enerji seli keçməlidir. Nəticədə ikinci boşluğun divarları şüalandırdığı enerjidən daha çox enerji udmalı və onların temperaturu artmalıdır. Birinci boşluğun divarlarının udduğu enerji şüalandırdığı enerjidən az olduğu üçün isə onların temperaturu azalmalıdır. Lakin termodinamikanın ikinci qanununa görə başlanğıc temperaturları eyni olan iki cismin öz aralarında istilik mübadiləsi etməsi nəticəsində temperaturları dəyişə bilməz. Ona görə də bizim u 1 (T) və u 2 (T) enerji sıxlıqlarının müxtəlif olması haqqında fərziyyəmiz ziddiyyətə gətirdiyi üçün, doğru deyildir. Deməli,
1 (T)=u 2 (T) olmalıdır və bu bərabərlik bütün tezliklər üçün də ödənməlidir. Tarazlıqda olan şüalanmanın boşluğun divarlarının təbiətindən asılı olmadığını göstərək. Əgər divarlar mütləq qara cisim olsaydı onlar üzərlərinə düşən bütün W enerjisini udar və həmin miqdar W enerji selini şüalandırardı. Udma qabiliyyəti r olan divarlar üzərlərinə düşən W enerjisinin rW hissəsini udur, (1-r)W hissəsini isə qaytarır və eyni zamanda həm də udduqları rW enerjisi qədər enerji şüalandırır. Beləliklə, boşluğun divarları (1-r)W+rW=W qədər enerjini, yəni onların üzərinə düşən enerjiyə bərabər miqdarda enerjini, mütləq qara cisimdə olduğu kimi, yenidən şüalanmaya qaytarır.
Ё4. Kirxhof qanunu
Hər bir cismin şüalandırma və udma qabiliyyətləri arasında təbii ki, müəyyən əlaqə vardır. Bu əlaqə nədən ibarətdir sualına ilk dəfə 1809-cu ildə Prevo cavab verməyə cəhd göstərmişdir. Bu məqsədlə, o, aşağıdakı qaydanı təklif etmişdir: iki cisim bir-birindən fərqli enerji udursa, onların şüalandırdığı enerjilər də müxtəlif olur. Prevo qaydası təcrübələr vasitəsilə təsdiq olunur. Lakin Prevo qaydası cismin şüalandırma və udma qabiliyyətləri arasındakı əlaqəni yalnız keyfiyyətcə müəyyən edir. Bu əlaqəni kəmiyyətcə xarakterizə etmək üçün 1859-cu ildə Kirxhof qanun təklif etmişdir. Kirxhof qanununa görə cisimlərin müəyyən şəraitdəki şüalandırma qabiliyyətinin həmin şəraitdəki udma qabiliyyətinə nisbəti cisimlərin təbiətindən asılı olmayıb, uyğun tezlik və temperaturdan asılı olan universal funksiyadır: ) , ( ) , ( ) , ( T f T A T E ω ω ω =
(4.1) Burada mühüm cəhət ondan ibarətdir ki, müxtəlif cisimlər üçün E( ω
ω
kəmiyyətləri müxtəlif olsa da, onların nisbəti bütün cisimlər üçün eynidir. Kirxhof bu qanunu termodinamikanın II qanununa əsaslanaraq müəyyən etmişdir. Belə ki, izolə olunmuş sistemdə yaranmış istilik tarazlığı bu sistemin hissələri arasında baş verən istilik mübadiləsi nəticəsində pozula bilməz. Fərz edək ki, sabit T temperaturuna malik olan içi boş təbəqənin daxilində bir neçə cisim (onlardan biri mütləq
15 qara cisim də ola bilər) yerləşdirilmişdir və boşluqdan hava çıxarılmışdır. Belə olduqda cisimlər arasında enerji mübadiləsi yalnız elektromaqnit dalğalarını buraxmaq və udmaq yolu ilə baş verə bilər. Təcrübə göstərir ki, müəyyən müddətdən sonra belə sistem istilik tarazlığı halına gəlir, yəni bütün cisimlərin temperaturu təbəqənin T temperaturu ilə eyni olur. Bu halda şüalandırma qabiliyyəti E( ω
səthdən E( ω
cisimlərin temperaturu (və deməli, enerjisi) dəyişmədiyindən çox enerji şüalandıran cisim həm də çox enerji udmalıdır, yəni bu cisim üçün udma qabiliyyəti də böyük olmalıdır. Beləliklə, cismin şüalandırma qabiliyyəti E( ω
A( ω
) ,
) , ( ) , ( T A T E T f ω ω ω = nisbəti bütün cisimlər üçün eyni olmalıdır. Bu da Kirxhof qanunudur. Bu qanundan görünür ki, verilmiş temperaturda cisim hansı tezlikli şüaları güclü udursa, həmin tezlikli şüaları da güclü buraxır (bu zaman şüaların buraxılmasını, onların qaytarılması ilə qarışdırmaq olmaz). Kirxhof qanunu bütün cisimlərə aid olduğu üçün, onun mütləq qara cismə tətbiqinə baxaq. Mütləq qara cisim üçün udma qabiliyyəti A( ω
əsasən E( ω
ƒ (
,T) alırıq ki, bu da çox vacib bir nəticədir. Belə ki, Kirxhofun daxil etdiyi və bütün cisimlər üçün eyni olan ƒ (
,T) universal funksiyası mütləq qara cismin ε ( ω ,T) şüalandırma qabiliyyətinə bərabərdir. Deməli, mütləq qara cisim üçün şüalandırma qabiliyyətinin aşkar ifadəsini tapmaq elə ƒ (
,T) universal funksiyasını tapmaq deməkdir və əksinə. Praktik işlərdə ƒ ( ω ,T) funksiyası əvəzinə dalğa uzunluğundan asılı olan ϕ ( λ ,T) funksiyasından istifadə etmək əlverişlidir. ƒ (
,T) və ϕ ( λ ,T) funksiyaları arasında (3.4) düsturuna uyğun olaraq aşağıdakı əlaqə vardır: ) ,
2 ) , ( 2 ) , ( 2 2 T c T c T f λ ϕ π λ λ ϕ ω π ω = = (4.2)
(4.2) düsturundan görünür ki, məlum ƒ ( ω ,T) funksiyasına əsasən ϕ ( λ ,T) funksiyasını tapmaq üçün ƒ (
,T) funksiyasının ifadəsində λ π ω c 2 = yazaraq ) , 2 ( 2 ) , ( 2 T c f c T λ π λ π λ ϕ = (4.3) düsturundan istifadə etmək lazımdır. Məlum ϕ ( λ ,T) funksiyasına əsasən ƒ ( ω ,T) funksiyası ) ,
( 2 ) , ( 2 T c c T f ω π ϕ ω π ω = (4.4) ifadəsindən istifadə etməklə tapıla bilər. Məlumdur ki, divarları elektromaqnit şüalanmasını keçirməyən içiboş sferanın üzərində açılmış kiçik deşik özünü mütləq qara cisim kimi aparır. Belə ki, boşluğun divarlarının T temperaturu sabit qaldıqda, kiçik deşikdən spektral tərkibinə görə həmin temperaturlu mütləq qara cismin şüalanmasına çox yaxın olan elektromaqnit şüalanması baş verəcəkdir. Kirxhof qanununa görə bu deşiyin şüalandırma qabiliyyəti ƒ (
,T) funksiyasına çox yaxın olmalıdır. Difraksiya qəfəsi vasitəsilə bu şüalanmanı spektrə
16
ayıraraq və spektrin müxtəlif hissələrinin intensivliyini balometr vasitəsilə ölçərək ƒ ( ω ,T) və ya
ϕ ( λ ,T) funksiyasının təcrübi yolla qrafikini tapmaq olar. Belə təcrübələrin nəticələri 4.1 şəklində verilmişdir. Müxtəlif əyrilər mütləq qara cismin müxtəlif T temperaturuna uyğundur. Hər bir əyrinin altında qalan fiqurun sahəsi uyğun temperaturda mütləq qara cismin şüalandırdığı enerjiyə ədədi qiymətcə bərabərdir. 4.1 şəklindən görünür ki, mütləq qara cismin şüalandırdığı enerji temperaturdan kəskin asılıdır və temperatur artdıqca şüalandırma qabiliyyətinin maksimumu qısa dalğalar oblastına doğru sürüşür. Udma qabiliyyəti A( ω
yəni boz cisimlər təbiətdə geniş yayılmışdır. Belə cisimlərə misal olaraq udma qabiliyyəti 0,99 olan qurumdan başlayaraq, səthi yaxşı cilalanmış və udma qabiliyyəti bir neçə faiz olan metallara qədər olan bütün cisimləri göstərmək olar. λ, м км
ϕ(λ,T),10 11 Вт/м 3 2000 K
1790 K 1600 K
0 1 2 3 1 2 3 4 Kirxhof qanununa görə E( ω
ƒ (
,T)A( ω
A( ω
<1 olduğundan E( ω
< ƒ ( ω ,T) yaza bilərik. Bu, o deməkdir ki, istənilən dalğa uzunluğu üçün boz cismin şüalandırma qabiliyyəti həmin temperaturda mütləq qara cismin şüalandırma qabiliyyətindən böyük ola bilməz.
Udma qabiliyyəti, yəni A( ω
ω tezliyindən asılı olduğu üçün başqa sözlə, selektiv olduğu üçün E( ω
ƒ (
,T) funksiyaları formaca bir-birindən fərqlənə bilər. Buna uyğun olaraq boz cismin şüalanması da selektiv (seçmə) xarakterli ola bilər. Məsələn, təcrübə ilə müəyyən edilmişdir ki, volfram spektrin görünən hissəsində hiss olunacaq dərəcədə selektiv şüalanmaya malikdir. Məhz buna görədir ki, közərmə elektrik lampalarının teli volframdan hazırlanır.
Download 18.1 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|