جسم سیاه
جسمی كه تمام طول موج‌های فرودی را جذب كند جسم سیاه نام دارد به عبارتی دیگر تمام انرژی تابشی رسیده به جسم سیاه جذب شده و چیزی از آن باز نمی‌گردد.
با توجّه به رابطه ضریب جذب، برای جسم سیاه داریم:
علت انتخاب چنین اسمی اینست كه تمام نور مرئی رسیده به یك جسم سیاه رنگ، جذب می‌شود ولی باید توجّه داشت كه جسم سیاه در مبحث فیزیك جدید، تمام امواج الكترومغناطیس تابشی (چه در ناحیه مرئی و چه در ناحیه نامرئی) را جذب می‌كند. پس صرفاً سیاه بودن یك جسم دلیل بر "جسم سیاه" بودن آن نیست و چه بسا ضریب جذب آن برای طول موج‌های غیر مرئی كمتر از یك باشد.
طبق آزمایش‌های انجام گرفته هر چه ضریب جذب جسمی بیشتر باشد توان تابشی آن نیز بیشتر است.
چه جسمی بیشترین توان تابشی را دارد؟
[h=2]رهنمای و حل:
جسم سیاه بزرگترین ضریب جذب یعنی مقدار یك را دارا می‌باشد پس در دمای یكسان با جسم‌های دیگر، بیشترین تابش الكترومغناطیسی را خواهد داشت. به عبارتی جسم سیاه بهترین جذب كننده و گسیل كننده امواج الكترومغناطیسی می‌باشد.
با توجّه به مطالب بالا چه جسمی را در فیزیك جدید جسم سیاه است؟
[h=2]راهنمایی و حل:
هر جسمی كه با لایه‌ای از رنگ سیاه نظیر دوده چراغ یا دوده بیسموت پوشیده شود مثالی تقریبی از جسم سیاه است.
جسم سیاهی كه در آزمایشگاه‌ها بیشتر از آن استفاده می‌شود كاواك است. كاواك جسمی توخالی است كه یك
سوراخ بسیار ریز دارد همانند شکل سمت چپ.
وقتی تابش به كاواك می‌رسد آن قسمت از تابش كه به سطح سوراخ می‌رسد وارد آن شده و داخل سطح درونی كاواك بازتاب‌های زیادی انجام می‌دهد، چون
در هر برخورد و بازتاب مقداری از انرژی پرتو توسط كاواك جذب می‌شود در نهایت كل تابش وارد شده از سوراخ جذب كاواك خواهد شد، البته مقدار بسیار ناچیزی از انرژی از راه سوراخ به بیرون منتقل می‌گردد.
وقتی دمای كاواك زیاد می‌شود دیواره‌های كاواك تابش گرمایی می‌كنند، این امواج فضای داخل كاواك را پر می‌كنند و آن مقدار از تابش كه از داخل كاواك بر سوراخ فرود می‌آید، از سوراخ بیرون می‌زند.
بنابراین هر تابش بیرونی كه بر سوراخ فرود می‌آید جذب كاواك شده و
بالعكس هر تابش داخلی كه بر سوراخ فرود آید از كاواك خارج می‌شود، بنابراین این سوراخ كاواك حكم جسم سیاه را دارد. در شكل زیر تفاوت بین توان تابشی سوراخ و توان تابشی گسیل شده از قسمت‌های دیگر سطح مشخص است.
این عكس از لوله توخالی از جنس تنگستن كه سوراخ بسیار ریزی دارد گرفته شده است. لوله آنقدر گرم شده كه از خود نور مرئی گسیل می‌كند.
نورهایی كه از بین ذغال ها تابش می‌شود خیلی شبیه تابش جسم سیاه است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا
جسمی كه تمام طول موج‌های فرودی را جذب كند جسم سیاه نام دارد به عبارتی دیگر تمام انرژی تابشی رسیده به جسم سیاه جذب شده و چیزی از آن باز نمی‌گردد.
با توجّه به رابطه ضریب جذب، برای جسم سیاه داریم:
برای تمام طول موج‌ها:
علت انتخاب چنین اسمی اینست كه تمام نور مرئی رسیده به یك جسم سیاه رنگ، جذب می‌شود ولی باید توجّه داشت كه جسم سیاه در مبحث فیزیك جدید، تمام امواج الكترومغناطیس تابشی (چه در ناحیه مرئی و چه در ناحیه نامرئی) را جذب می‌كند. پس صرفاً سیاه بودن یك جسم دلیل بر "جسم سیاه" بودن آن نیست و چه بسا ضریب جذب آن برای طول موج‌های غیر مرئی كمتر از یك باشد.
[h=2]رهنمای و حل:
جسم سیاه بزرگترین ضریب جذب یعنی مقدار یك را دارا می‌باشد پس در دمای یكسان با جسم‌های دیگر، بیشترین تابش الكترومغناطیسی را خواهد داشت. به عبارتی جسم سیاه بهترین جذب كننده و گسیل كننده امواج الكترومغناطیسی می‌باشد.
[h=2]راهنمایی و حل:
هر جسمی كه با لایه‌ای از رنگ سیاه نظیر دوده چراغ یا دوده بیسموت پوشیده شود مثالی تقریبی از جسم سیاه است.
جسم سیاهی كه در آزمایشگاه‌ها بیشتر از آن استفاده می‌شود كاواك است. كاواك جسمی توخالی است كه یك
سوراخ بسیار ریز دارد همانند شکل سمت چپ.
وقتی تابش به كاواك می‌رسد آن قسمت از تابش كه به سطح سوراخ می‌رسد وارد آن شده و داخل سطح درونی كاواك بازتاب‌های زیادی انجام می‌دهد، چون
در هر برخورد و بازتاب مقداری از انرژی پرتو توسط كاواك جذب می‌شود در نهایت كل تابش وارد شده از سوراخ جذب كاواك خواهد شد، البته مقدار بسیار ناچیزی از انرژی از راه سوراخ به بیرون منتقل می‌گردد.
وقتی دمای كاواك زیاد می‌شود دیواره‌های كاواك تابش گرمایی می‌كنند، این امواج فضای داخل كاواك را پر می‌كنند و آن مقدار از تابش كه از داخل كاواك بر سوراخ فرود می‌آید، از سوراخ بیرون می‌زند.
بنابراین هر تابش بیرونی كه بر سوراخ فرود می‌آید جذب كاواك شده و
بالعكس هر تابش داخلی كه بر سوراخ فرود آید از كاواك خارج می‌شود، بنابراین این سوراخ كاواك حكم جسم سیاه را دارد. در شكل زیر تفاوت بین توان تابشی سوراخ و توان تابشی گسیل شده از قسمت‌های دیگر سطح مشخص است.
این عكس از لوله توخالی از جنس تنگستن كه سوراخ بسیار ریزی دارد گرفته شده است. لوله آنقدر گرم شده كه از خود نور مرئی گسیل می‌كند.
نورهایی كه از بین ذغال ها تابش می‌شود خیلی شبیه تابش جسم سیاه است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا