امواج الکترومغناطیس وجسم سیاه

که به صورت سنتی طیف سنجها طول موج را اندازه گیری می کنند. با وسائل جدید تمام محدوده طیف قابل مشاهده است. تعدادی ازطول موجهایی که فقط می توانند در بالای جو اندازه گیری شوند؛درفنآوری ماهواره ای به کارمی روند.

تابش نور به چندطریق صورت می گیرد:

1-فرآیند پهن شدگی (فرآیند گرما یونی )-تابش جسم سیاه. 2-تابش خطی . 3-تابش سینکروترون ناشی از بارهای الکتریکی شتابدار. ما درباره’ مورد اول بحث خواهیم کرد

تابش جسم سیاه:

جسم گرم در دمای مشخص T گستره پهنی از امواج الکترو مغناطیس تابش می کندو جسم گرمتر آبی تر تابش میکند . برای مثال داخل زمین یک مخزن نور است که مانند یک باطری ضعیف شده کم نورتر وقرمزتر است . این مسئله در ابتدای قرن بیستم در فیزیک کلاسیک حل شده ویکی از موفقیتهای مکانیک کوانتومی شکل گرفته بود. طیف تابش گسیل یافته برای فیزیک کلاسیک یک مشکل بزرگ بود . استفان و بولتزمن کشف کردند که تمام گرمای تابش شده بوسیله سطح جسمی با مساحت A و دمایT برابر است با:

Q=AsT4 s =5.67*108

شدت تابش درواحد حجم که تابع طول موج است ،اندازه گیری شد. موقعیت ماکزیمم ناگهانی در طیف ،توسط قانون جابجایی وینز ((Wiens تشریح شد و مکان بیشترین شدت در طول موج

3 ^10 *2.9 که در آن Tدر مقیاس کلوین است. بنابرا ین طول موج تابش گسیل یافته، نظریه تابشی جسم را ارائه می دهد. تلاشهای رایلی (Rayleigh)برای توضیح مشاهدات از نظر کلاسیکی نا موفق بود .او محاسباتی انجام داد با این فرض که موجها درون کاواک قرار بگیرند وتابش گریزی از سوراخ کوچکی در دیواره کاواک را بدست آورد.فقط طول موجهایی مجازبودند که دقیقا موج بر دیواره کاواک قرار می گرفت (دیواره کاواک مکان گره ها بود).

رایلی فرض کرد که هر گونه طول موج دارای انرژی KT است( K ثابت بولتزمن است).محاسبات پش بینی می کرد که در دمای T تابندگی (شدت تابش ) به طول موج وابسته است.

I(l)= T/landa^4

فرض بالا یک مشکل دارد؛وقتی طول موج صفر می شود شدت بینهایت می گرددواین مساله به عنوان فاجعه فرابنفش شناخته شد. در سال 1900م.پلانگ این مشکل را با گسسته فرض کردن تابش الکترو مغناطیسی حل کرد.او فرض کرد که تابش بوسیله نوسانگرهای الکترو مغناطیسی درون دیواره کاواک تولید میشود.انرژی نوسانگرها فقط می توانست به صور ت گسسته مضربی از بسامد باشدn=0,1,2,3,… ; E=nhn. محا سبات پلانگ تفاوت بنیادی با محاسبا ت رایلی داشت که مقادیر انرژی را پیوسته فرض کرده بود. محاسبات پلانک تابندگی در طول موج خاص را بصورت زیر داد:

I(l)=2*π*h*c^2/[l^5[exp(hc/lkT)-1]]

فرم بالاقانون استفان بولتزمن و قانونوینز را تایید می کند . در طول موجهای زیاد فرمول بال منجر به نتایج رایلی می شود. در واقع در اندازه گیری دمای یک ستاره نوعی طیف سنجی یا نور سنجی میتواند به کار رود. مقایسه بین تابندگی نسبی مقدار نور گسیل شده یک ستاره در دو طول موج:. این نسبت مشخصه دمایی است بنابر این اندازه گیری تمام طیف جسم سیاه الزامی نیست.چون تابندگی در هر دمای مشخص به طور نسبی در شدت 550 nm بهنجار شده است.called V or Visual Band اندازه گیری دوم در تابندگی 440nm (( called B or Blue band )) اندازه گیری دما را ممکن میسازد

چرا میدان مغناطیسی زمین عوض می شود؟

میدان مغناطیسی یا آهنربایی کره زمین در حال ضعیف شدن است. اگر این کاهش در شدت میدان با همین اهنگ به پیش رود ظرف 1200 سال آینده قطب نماهای سراسر دنیا از کار خواهند افتاد تا مدتی به طرف همه جا ولی در واقع هیچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگی پس از گذشت دهها یا صدها سال بار دیگر همراستا خواهند شد اما این بار به سمت جنوب.

نتیجه این می شود که میدان مغناطیسی زمین وارونه خواهد شد این اتفاق پسشتر نیز بارها روی داده است. زمین شناسان در سنگ های مغناطیسی چندین میلیون ساله قراینی یافته اند که این را تایید می کند. روشن است که این پدیده بیانگر مطلب بسیار مهمی درباره هسته درونی زمین است.اما پرسش اینجاست که این مطلب مهم چیست؟ هسته زمین از آهن و نیکل تشکیل شده که بخش عمده ای از انها به حالت گداخته وجود دارد این مایع فلزی پیوسته در جنبش است و این جنبش به نحوی جریانهای الکتریکی به وجود می اورند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می کنند. جزئیات این فعالیت فلزی گداخته و تغییراتی که در میدان مغناطیسی زمین بوجود می اورد هنوز روشن نشده است برخی از سرنخ هایی که درباره رویدادهای درون زمین در اختیار داریم از بررسی ساختار بیرونی این میدان بسیار گسترده بدست آمده اند این میدان زمین را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار کیلومتر در فضا ادامه دارد. میدان مغناطیسی را می توان به صورت مجموعه ای از خط های فرضی تصور کرد که در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در کانادا قوس می زند و سپس در درون هسته زمین ادامه می یابد تا بار دیگر از قطب جنوب سر در آورد. میدان مغناطیسی زمین همواره نابسامان است. قطب های مغناطیسی زمین 11 درجه با قطب های جغرافیایی زمین فاصله دارند در این میدان پیچش ها و خمیدگی هایی وجود دارد که در آن نواحی ممکن است جهت عقربه قطب نما حتی تا 20 درجه از شمال حقیقی فاصله داشته باشد. دریانوردان این نواحی را از قرن یازدهم هجری تا کنون نقشه برداری کرده اندتا مبادا قطب نماهایشان آنان را از مسیر واقعی منحرف کند. از روی نوشته های آنان در میابیم که شدت میدان مغناطیسی زمین افت و خیز بسیار زیادی دارد.و سالانه در حدود 20 کیلومتر به طرف غرب جابجا می شود در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلیمتر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را می پیماید. زمین فیزیکدانان در مقیاس گسترده تر با بررسی مغناطیس هایی که در گدازه های منجمد باستانی محبوس شده اند ردپای میدان مغناطیسی زمین را 30 تا 50 میلیون سال گذشته دنیبال کرده اند همچنانکه سنگ ها گداخته می شوند اتم های آهن موجود در آنها تمایل می یابند با راستای میدان مغناطیسی ان دوره همراستا شوند. این مدارک نشان می دهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصله های زمانی نامعین از 30 هزار سال گذشته تا 1 میلیون سال وارونه شده است. میدان از این رو به آن رو می شود. یعنی در مدت نزدیک به 100 هزار سال ضعیف می شود و سپس در جهت دیگر افزایش می یابد.

بسیاری از زمین شناسان که درباره علت وارون شدن ها بررسی می کنند اکنون معنقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین می سنجیم ( آن قدر ضعیف که آهنربای نعلی شکل اسباب بازی هم 100 برابر از آن نیرومند است) تنها مشتی از خروار است. بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته آهنی و نیکلی آن صورت می گیرد برابر مقبول ترین توضیحی که برای این مساله ارائه شده و به نظریه دینامو معروف است بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده می شود. درنتیجه به طور مستقیم از هسته نمی گذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده می شود تا مانند دسته ای از کش های محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد. بنابر این نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا می آید حلقه های کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح می راند که از اینجا به فضا امتداد می یابند و تشکیل میدان آشنایی را می دهد که می سنجیم. سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه می روند و سخت دور هسته پیچیده می شوند بدین ترتیب میدان خود را نگه می دارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود چنین استدلال می شود که طبیعت غیر قابل پیش بینی جریان همرفتی که نقش دارد. اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذره های میدان که به سطح می رانند در جهت مخالف حلقه می زنند. احتمال دیگر آن است که این وارونه شدن ها به هیچ وجه کاتوره ای و تصادفی نیست. و اگر اطلاعات کافی داشتیم می توانستیم آن ها را پیش گویی کنیم و شاید بر همکنش های الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیده اند که وارونگی تصادفی به نظر می رسد اگر چنین باشد شاید روزی دانشمندان بتوانند به ما بگویند که وارونگی بعدی چه هنگام رخ می دهد اما اکنون تنها کاری که می توانیم بکنیم این است که قطب نماهایمان را تماشا کنیم و حدس بزنیم در دل گداخته زمین چه می گذرد.

امواج الکترومغناطیس وجسم سیاه

مطالب مشابه :

روي جلد كتاب ریاضیات گسسته صفر کلوین استاد راشدي

معرفي يك كتاب رياضيات گسسته و جبر و احتمال عالي

کتاب مناسب برای کنکور ریاضی

آنالیز و بررسی کامل منابع کنکور و پاسخگویی به 100 سوال متداول کنکوریها

گرما وانرژی در مولدهای بخار

تابش جسم سیاه

امواج الکترومغناطیس وجسم سیاه