Absolyut qora jism

Absolyut qora jism (inglizcha: black body, olmoncha: schwarzer Körper ) — o'ziga tushgan barcha elektromagnit nurlanishlarni, to'lqin uzunligidan qat'i nazar, to'liq yutadigan ideal jism. Bunday jismning yutish qobiliyati birga teng (α = 1). Atama 1860-yilda nemis fizigi Gustav Kirxgof tomonidan kiritilgan.

Absolyut qora jism tabiatda mavjud emas — bu fizikadagi ideal model bo'lib, haqiqiy jismlarning nurlanish xossalarini o'rganishda taqqoslash uchun ishlatiladi.

Ta'rifi

Jismning yutish qobiliyati α — unga tushgan nurlanish energiyasining qanchasi yutilishini ko'rsatuvchi son. Kirxgof ta'rifiga ko'ra:

• Agar α = 1 bo'lsa — absolyut qora jism
• Agar 0 < α < 1 bo'lsa — kulrang jism
• Agar α = 0 bo'lsa — absolyut oq jism (ideal aks ettiruvchi)

Amaliy modeli

Tabiatda absolyut qora jismga yaqin namuna sifatida kichik teshigi bo'lgan ichki bo'shliqli kamera (kovak jism) ishlatiladi. Teshikdan kirgan nurlanish bo'shliq ichida devorlarga ko'p marta qaytib, deyarli to'liq yutiladi.

Bunday teshikdan chiqayotgan nurlanish absolyut qora jism nurlanishiga ekvivalent hisoblanadi.

Nurlanish qonunlari

Kirxgof qonuni

Kirxgof qonuniga ko'ra, issiqlik muvozanatidagi har qanday jism uchun nurlantirish qobiliyatining yutish qobiliyatiga nisbati faqat chastota ν va harorat T ga bog'liq bo'lgan universal funksiya bo'lib, jismning tabiatiga bog'liq emas:

${\frac {E_{\nu ,T}}{A_{\nu ,T}}}=f(\nu ,T)$

Bu universal funksiya absolyut qora jismning nurlantirish qobiliyatiga teng.

Plank formulasi

1900-yilda Maks Plank absolyut qora jismning spektral nurlantirish zichligini quyidagi formula bilan ifodaladi:

$B_{\nu }(T)={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}\cdot {\frac {1}{e^{h\nu /k_{B}T}-1}}$

Bu yerda:

• $h$ — Plank doimiysi (6,626 × 10⁻³⁴ J·s)
• $\nu$ — chastota (Hz)
• $c$ — yorug'lik tezligi (3 × 10⁸ m/s)
• $k_{B}$ — Bolsman doimiysi (1,381 × 10⁻²³ J/K)
• $T$ — mutlaq harorat (Kelvin)

Stefan–Bolsman qonuni

Absolyut qora jismning barcha chastotalar bo'yicha umumiy nurlanish quvvati haroratning to'rtinchi darajasiga proporsional:

$M=\sigma T^{4}$

Bu yerda $\sigma =5{,}670\times 10^{-8}$ Vt/(m²·K⁴) — Stefan–Bolsman doimiysi.

Vin siljish qonuni

Nurlanish spektridagi maksimum harorat ortishi bilan qisqaroq to'lqin uzunliklari tomonga siljiydi:

$\lambda _{\max }\cdot T=b$

Bu yerda $b=2{,}898\times 10^{-3}$ m·K — Vin doimiysi.

Ahamiyati

Absolyut qora jism fizikasi kvant mexanikasining tarixiy asosi hisoblanadi. Plank 1900-yilda bu jism nurlanishini tushuntirish uchun energiyaning uzlukli (kvantlangan) bo'lishi g'oyasini ilgari surdi, bu esa zamonaviy fizikaning yangi davrini boshladi.

Amaliy qo'llanishlari:

• Yulduzlarning haroratini aniqlash (yulduz spektroskopiyasi)
• Infraqizil termografiya
• Kosmik mikroto'lqin fon nurlanishini o'rganish
• Sanoat pechlarini loyihalash

Shuningdek qarang

• Issiqlik nurlanishi
• Kirxgof nurlanish qonuni
• Plank doimiysi
• Stefan–Bolsman qonuni
• Vin siljish qonuni
• Kvant mexanikasi
• Fotoeffekt

Adabiyotlar

• Savchenko, N. Ye. Fizika kursi. — Toshkent: O'qituvchi, 2003.
• Irodov, I. E. Umumiy fizikadan masalalar. — Toshkent: O'qituvchi, 1990.
• Зисман Г. А., Тодес О. М. Курс общей физики. — М.: Наука, 1974.
• Planck, M. Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum // Annalen der Physik. — 1901.

Havolalar

• Blackbody — Britannica (Inglizcha)
• Stefan–Bolsman doimiysi — NIST (Inglizcha)