3 – Ma’ruza
Issiqlik nurlanishning asosiy qonunlari. Kirxgof
qonuni. Vin qonuni. Reley qonuni Stefan-
Вolsman qonuni.
Elektromagnit nurlanishlarning tabiatda eng koʻp tarqalgan turi issiqlik nurlanishi
hisoblanadi
Issiqlik nurlanishi
- jism atom va molekulalarining issiqlik harakati tufayli, ya’ni
jismning
ichki energiya
si hisobiga hosil boʻladi
.
Yuqori temperaturagacha
qizdirilgan jismlar yorugʻlana boshlaydi, bunda ular koʻzga koʻrinadigan va
ultrabinafsha sohalarda issiqlik nurlanishi chiqaradi. Jism past temperaturalarda
yorugʻlanmaydi, lekin ular koʻzga koʻrinmaydigan sohada infraqizil nurlar sifatida
issiqlik nurlanishi chiqaradi. Jismlar issiqlik nurlanishi chiqarishi bilan birga,
oʻzlari ham atrofdagi jismlar chiqargan nurlanish energiyasining ma’lum qismini
yutadi.
Issiqlik nurlanish qonunlari faqat termodinamik muvozanatdagi jism uchun sodda
ko‘rinishga ega bo’lib, uning nurlanishi (muvozanat nurlanish) temperatura orqali
aniqlanadi.
Nurlanayotgan jism termodinamik muvozanatda bo‘lishi uchun, u tashqi muhit bilan
issiqlik o‘tkazmaydigan ideal devor bilan o‘ralgan bo‘lishi lozim. Faqat shundagina
bu jismni chegaralovchi hamma qismlarida temperature bir xil qiymatga erishib,
issiqlik muvozanati, ya’ni termodinamik muvozanat ro‘y beradi.
Har qanday
temperaturaga ega bo‘lgan jism o‘zidan elektromagnit nurlanish chiqaradi. Issiqlik
nurlanishi deyiluvchi bunday nurlanishning chastotasi jismning temperaturasi ortishi
bilan ortib borib, taxminan 1000 K ga qadar jism infraqizil va radiodiapozonda, so‘ngra
ko‘zga ko‘rinadigan diapozondagi nurlanish, qizdirish davom ettirilganda esa
ultrabinafsha va rentgen diapozondagi nurlanishlar chiqadi.
Termodinamik muvozanatdagi jismlar uchun issiqlik nurlanishi qonunlari sodda
ko‘rinishga ega bo‘lib, uning nurlanishi temperatura orqali aniqlanadi. Termodinamik
muvozanatdagi jism
absolyut qora jism
deyiladi, u o‘ziga tushgan nurlanishni
qaytarmaydi va sochmaydi, ammo u tushayotgan nurlanishni mutloq yutib olib, to‘liq
qayta nurlaydi.
Qora jim nurlanishini yopiq bo‘shliqda hosil
qilish mumkin, uning devorlari tushayotgan (va
bo‘shliqdan chiqayotgan) barcha nurlanishni
to‘liq yutishi kerak. Bo‘shliqning devorlari va
nurlanish o‘zaro muvozanatda bo‘ladi, ikkalasi bir
hil xaroratga ega va devorlar yutgan energiyaning
barchasini nurlaydi. Nurlanish energiyasi doimo
devor atomlarining issiqlik energiyasiga va undan
qayta nurlanishga aylangani uchun, qora jismning
nurlanishi yana
issiqlik nurlanishi
deyiladi.
Absolyut qora jism nurlanishining 12000 K, 9000 K va 6000 K tepmeraturalardagi intensivliklari
taqsimotlari.
Kirxgof qonuni
Krixgof qonuni: har qanday jismning muayyan temperaturadagi to‘la nur chiqarish va yutish
qobiliyatining nisbati o‘zgarmas kattalik bo‘lib, u ayni temperaturadagi absolut qora jismning
to‘la nur chiqarish qobiliyatiga teng.
Vin qonuni
Аbsolyut qorа jism issiqlik nurlаnishi еnеrgiyаsining to‘lqin uzunliklаr bo‘yichа
tаqsimlаnishi zichligidа mаksimum bo‘lib, bu mаksimum
λ
max
to‘lqin uzunligigа
to‘g‘ri kеlаdi vа quyidаgi munosаbаt orqаli аniqlаnаdi.
λ
max
T=b
λ
max
-
аbsolyut qorа jism nurlаnishi еnеrgiyаsining mаksimumidаgi to‘lqin uzunligidir.
T -
аbsolyut qorа jismning аbsolyut tеmpеrаturаsi.
b -
o‘zgаrmаs kаttаlik bo‘lib, Vin doimiyligi dеyilаdi.
b
= 2.9
x
10
-3
m
×
K
Stefan-Вolsman qonuni
Absolyut qora jismning nurlanish quvvati ham uning temperaturasiga bog‘liq
bo‘lib, bu bog‘lanish qonuni Stefan-Bolsman qonuni deyiladi.
Bu qonunga ko‘ra absolyut qora jismning har kvadrat santimetr yuzasi 1 sekundda
barcha yo‘nalishlar bo‘ylab, hamma to‘lqin uzunligida quyidagi formula bilan
hisoblanadigan energiyani beradi:
4
T
| 