முற்றிலும் கருப்பு உடல் மற்றும் அதன் கதிர்வீச்சு. சுத்தமான கருப்பு உடல்

முற்றிலும் அழைக்கப்பட்டது கருப்பு உடல்ஏனெனில் அது கண்ணுக்குத் தெரியும் நிறமாலையிலும் அதற்கு அப்பாலும் விழும் அனைத்து கதிர்வீச்சுகளையும் (அல்லது அதற்குள்) உறிஞ்சிவிடும். ஆனால் உடல் வெப்பமடையவில்லை என்றால், ஆற்றல் மீண்டும் கதிர்வீச்சு செய்யப்படுகிறது. முற்றிலும் கறுப்பு உடலால் வெளிப்படும் இந்த கதிர்வீச்சு குறிப்பாக ஆர்வமாக உள்ளது. அதன் பண்புகளை ஆய்வு செய்வதற்கான முதல் முயற்சிகள் மாதிரி தோன்றுவதற்கு முன்பே மேற்கொள்ளப்பட்டன.

19 ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கத்தில், ஜான் லெஸ்லி பல்வேறு பொருட்களுடன் சோதனைகளை நடத்தினார். அது மாறிவிடும், கருப்பு சூட் அதன் மீது விழும் அனைத்து புலப்படும் ஒளி உறிஞ்சி மட்டும். இது மற்ற இலகுவான பொருட்களை விட அகச்சிவப்பில் மிகவும் வலுவாக உமிழ்ந்தது. இது வெப்ப கதிர்வீச்சு ஆகும், இது பல பண்புகளில் மற்ற எல்லா வகைகளிலிருந்தும் வேறுபடுகிறது. முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு சமநிலையானது, ஒரே மாதிரியானது, ஆற்றல் பரிமாற்றம் இல்லாமல் நிகழ்கிறது மற்றும் அதை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது

ஒரு பொருளின் வெப்பநிலை போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​வெப்பக் கதிர்வீச்சு தெரியும், பின்னர் முற்றிலும் கருப்பு உட்பட எந்த உடலும் நிறத்தைப் பெறுகிறது.

ஒரு குறிப்பிட்ட விஷயத்தை பிரத்தியேகமாக வெளிப்படுத்தும் அத்தகைய தனித்துவமான பொருள், கவனத்தை ஈர்க்க உதவ முடியாது. நாம் வெப்ப கதிர்வீச்சைப் பற்றி பேசுவதால், ஸ்பெக்ட்ரம் எப்படி இருக்க வேண்டும் என்பது பற்றிய முதல் சூத்திரங்கள் மற்றும் கோட்பாடுகள் வெப்ப இயக்கவியலின் கட்டமைப்பிற்குள் முன்மொழியப்பட்டன. ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு எங்கு இருக்க வேண்டும், எந்த திசையில் மற்றும் சூடாக்கி குளிரூட்டப்பட்டால் எவ்வளவு மாறும் என்பதை கிளாசிக்கல் தெர்மோடைனமிக்ஸ் தீர்மானிக்க முடிந்தது. இருப்பினும், அனைத்து அலைநீளங்களிலும், குறிப்பாக, புற ஊதா வரம்பிலும் ஒரு கருப்பு உடலின் நிறமாலையில் ஆற்றல் விநியோகம் என்ன என்பதைக் கணிக்க முடியவில்லை.

கிளாசிக்கல் தெர்மோடைனமிக்ஸ் கருத்துகளின்படி, தன்னிச்சையாக சிறியவை உட்பட எந்தப் பகுதியிலும் ஆற்றலை வெளியிடலாம். ஆனால் முற்றிலும் கருமையான உடல் குறுகிய அலைநீளங்களில் வெளிவர, அதன் சில துகள்களின் ஆற்றல் மிகப் பெரியதாக இருக்க வேண்டும், மேலும் அல்ட்ராஷார்ட் அலைநீளப் பகுதியில் அது முடிவிலிக்குச் செல்லும். உண்மையில், இது சாத்தியமற்றது, சமன்பாடுகளில் முடிவிலி தோன்றியது மற்றும் தனித்தனியான பகுதிகளாக - குவாண்டாவில் உமிழப்படும் என்ற உண்மை மட்டுமே சிக்கலைத் தீர்க்க உதவியது. இன்றைய தெர்மோடைனமிக் சமன்பாடுகள் சமன்பாடுகளின் சிறப்பு நிகழ்வுகள்

ஆரம்பத்தில், முற்றிலும் கருப்பு உடல் ஒரு குறுகிய திறப்புடன் ஒரு குழியாக கற்பனை செய்யப்பட்டது. வெளியில் இருந்து வரும் கதிர்வீச்சு அத்தகைய குழிக்குள் நுழைந்து சுவர்களால் உறிஞ்சப்படுகிறது. இந்த வழக்கில், முற்றிலும் கருப்பு உடலில் இருக்க வேண்டிய கதிர்வீச்சின் ஸ்பெக்ட்ரம் ஒரு குகையின் நுழைவாயிலிலிருந்து கதிர்வீச்சின் ஸ்பெக்ட்ரம், ஒரு கிணற்றைத் திறப்பது, ஒரு வெயில் நாளில் இருண்ட அறையில் ஒரு ஜன்னல் போன்றவற்றைப் போன்றது. ஆனால் எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, பிரபஞ்சத்தின் நிறமாலை மற்றும் சூரியன் உட்பட நட்சத்திரங்கள் அதனுடன் ஒத்துப்போகின்றன.

ஒரு பொருளில் பல்வேறு ஆற்றல்களைக் கொண்ட துகள்கள் அதிகமாக இருந்தால், அதன் கதிர்வீச்சு கரும்பொருள் கதிர்வீச்சை ஒத்திருக்கும் என்று உறுதியாகக் கூறலாம். முற்றிலும் கருப்பு உடலின் ஸ்பெக்ட்ரமில் உள்ள ஆற்றல் விநியோக வளைவு இந்த துகள்களின் அமைப்பில் உள்ள புள்ளிவிவர வடிவங்களை பிரதிபலிக்கிறது, தொடர்புகளின் போது மாற்றப்படும் ஆற்றல் தனித்தன்மை வாய்ந்தது என்ற ஒரே திருத்தம்.

முற்றிலும் கருப்பு உடல் என்பது ஒரு மன, உடல், இலட்சியப்படுத்தப்பட்ட பொருள். சுவாரஸ்யமாக, அது உண்மையில் கருப்பு நிறமாக இருக்க வேண்டியதில்லை. இங்கே விஷயம் வேறு.

ஆல்பிடோ

நாம் அனைவரும் நினைவில் கொள்கிறோம் (அல்லது, படி குறைந்தபட்சம், நினைவில் வைத்திருக்க வேண்டும்) பள்ளி இயற்பியல் பாடத்தில் இருந்து "ஆல்பிடோ" என்ற கருத்து ஒளியைப் பிரதிபலிக்கும் உடலின் மேற்பரப்பின் திறனைக் குறிக்கிறது. உதாரணமாக, நமது கிரகத்தின் பனிக்கட்டிகளின் பனி மூடிகள் அவற்றின் மீது விழும் 90% வரை பிரதிபலிக்கும் திறன் கொண்டவை. சூரிய ஒளி. இதன் பொருள் அவை உயர் ஆல்பிடோவால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. துருவ நிலையங்களின் ஊழியர்கள் பெரும்பாலும் சன்கிளாஸில் வேலை செய்ய வேண்டிய கட்டாயத்தில் இருப்பதில் ஆச்சரியமில்லை. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, தூய பனியைப் பார்ப்பது சூரியனை நிர்வாணக் கண்ணால் பார்ப்பதற்கு சமம். இது சம்பந்தமாக, சனியின் செயற்கைக்கோள் என்செலடஸ், கிட்டத்தட்ட முழுவதுமாக நீர் பனியைக் கொண்டுள்ளது, இது முழு சூரிய குடும்பத்திலும் சாதனை பிரதிபலிப்பைக் கொண்டுள்ளது. வெள்ளைஅதன் மேற்பரப்பில் கிட்டத்தட்ட அனைத்து கதிர்வீச்சு சம்பவங்களையும் பிரதிபலிக்கிறது. மறுபுறம், சூட் போன்ற ஒரு பொருளின் ஆல்பிடோ 1% க்கும் குறைவாக உள்ளது. அதாவது, இது சுமார் 99% உறிஞ்சுகிறது மின்காந்த கதிர்வீச்சு.

முற்றிலும் கருப்பு உடல்: விளக்கம்

இங்கே நாம் மிக முக்கியமான விஷயத்திற்கு வருகிறோம். முற்றிலும் கருப்பு உடல் என்பது ஒரு பொருள் என்று நிச்சயமாக வாசகர் யூகித்தார், அதன் மேற்பரப்பு அனைத்து கதிர்வீச்சு சம்பவங்களையும் உறிஞ்சும் திறன் கொண்டது. இருப்பினும், இது போன்ற ஒரு பொருள் கண்ணுக்கு தெரியாததாக இருக்கும் மற்றும் கொள்கையளவில் ஒளியை வெளியிட முடியாது என்று இது அர்த்தப்படுத்துவதில்லை. இல்லை, இது ஒரு கருந்துளையுடன் குழப்பப்படக்கூடாது. இது நிறத்தைக் கொண்டிருக்கலாம் மற்றும் தெளிவாகத் தெரியும், ஆனால் முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு எப்போதும் அதன் சொந்த வெப்பநிலையால் தீர்மானிக்கப்படும், ஆனால் பிரதிபலித்த ஒளியால் அல்ல. மூலம், இது மனித கண்ணுக்குத் தெரியும் ஸ்பெக்ட்ரம் மட்டுமல்ல, புற ஊதா, அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சு, ரேடியோ அலைகள், எக்ஸ்-கதிர்கள், காமா கதிர்வீச்சு மற்றும் பலவற்றையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது. ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, இயற்கையில் முற்றிலும் கருப்பு உடல் இல்லை. எவ்வாறாயினும், நமது நட்சத்திர அமைப்பில் உள்ள அதன் குணாதிசயங்கள் சூரியனால் முழுமையாக சந்திக்கப்படுகின்றன, இது வெளியிடுகிறது ஆனால் கிட்டத்தட்ட ஒளியைப் பிரதிபலிக்காது (மற்ற நட்சத்திரங்களிலிருந்து வெளிப்படுகிறது).

ஆய்வக இலட்சியமயமாக்கல்

ஒளியைப் பிரதிபலிக்காத பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் முயற்சிகள் அன்றிலிருந்து மேற்கொள்ளப்பட்டன XIX இன் பிற்பகுதிநூற்றாண்டு. உண்மையில், இந்த சிக்கல் குவாண்டம் இயக்கவியல் தோன்றுவதற்கான முன்நிபந்தனைகளில் ஒன்றாகும். முதலாவதாக, ஒரு அணுவால் உறிஞ்சப்படும் எந்த ஃபோட்டானும் (அல்லது மின்காந்த கதிர்வீச்சின் வேறு ஏதேனும் துகள்) உடனடியாக உமிழப்பட்டு அண்டை அணுவால் உறிஞ்சப்பட்டு மீண்டும் உமிழப்படும் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். உடலில் சமநிலை செறிவூட்டல் நிலையை அடையும் வரை இந்த செயல்முறை தொடரும். இருப்பினும், ஒரு கருப்பு உடலை ஒத்த சமநிலை நிலைக்கு வெப்பப்படுத்தும்போது, ​​​​அது வெளியிடும் ஒளியின் தீவிரம் அது உறிஞ்சும் ஒளியின் தீவிரத்திற்கு சமமாகிறது.

இயற்பியலாளர்களின் விஞ்ஞான சமூகத்தில், இந்த கதிர்வீச்சு ஆற்றல் என்னவாக இருக்க வேண்டும் என்பதைக் கணக்கிட முயற்சிக்கும்போது ஒரு சிக்கல் எழுகிறது, இது ஒரு கருப்பு உடலுக்குள் சமநிலையில் சேமிக்கப்படுகிறது. இங்கே ஒரு அற்புதமான தருணம் வருகிறது. சமநிலை நிலையில் உள்ள முற்றிலும் கருப்பு உடலின் நிறமாலையில் ஆற்றல் விநியோகம் என்பது அதன் உள்ளே இருக்கும் கதிர்வீச்சு ஆற்றலின் நேரடி முடிவிலியைக் குறிக்கிறது. இந்த பிரச்சனை புற ஊதா பேரழிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

பிளாங்க் தீர்வு

இந்த பிரச்சனைக்கு ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய தீர்வை முதலில் கண்டுபிடித்தவர் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் மேக்ஸ் பிளாங்க் ஆவார். எந்தவொரு கதிர்வீச்சும் அணுக்களால் தொடர்ச்சியாக அல்ல, ஆனால் தனித்தனியாக உறிஞ்சப்படுகிறது என்று அவர் பரிந்துரைத்தார். அதாவது, பகுதிகளாக. பின்னர், அத்தகைய பகுதிகள் ஃபோட்டான்கள் என்று அழைக்கப்பட்டன. மேலும், கதிரியக்க காந்த அலைகளை சில அதிர்வெண்களில் அணுக்களால் மட்டுமே உறிஞ்ச முடியும். பொருத்தமற்ற அதிர்வெண்கள் வெறுமனே கடந்து செல்கின்றன, இது சிக்கலை தீர்க்கிறது முடிவில்லா ஆற்றல்தேவையான சமன்பாடு.

Kirchhoff சட்டம் ஒரு சுவாரஸ்யமான விளைவுக்கு வழிவகுக்கிறது. கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்பப் பரிமாற்றம் செய்யும் உடல்கள் (உடலின் பொருள் மற்றும் பண்புகளைப் பொருட்படுத்தாமல், அண்டை நாடுகளிடமிருந்து மின்காந்த அலைகளின் அதே தீவிரம் கொடுக்கப்படுகிறது. ஒவ்வொரு அலைநீளத்திற்கும் (அல்லது அதிர்வெண், இது ஒன்றுதான்) மற்றும் ஒவ்வொரு வெப்பநிலைக்கும், அனுபவம் உலகளாவிய மதிப்பு இவ்வாறு, கதிர்வீச்சு அதிர்வெண் மற்றும் வெப்பநிலையின் உலகளாவிய செயல்பாடு உள்ளது, இது கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்ப பரிமாற்ற செயல்முறையை வகைப்படுத்துகிறது.

செயல்பாடுகளுக்கு காட்சி உள்ளடக்கம் வழங்கப்படலாம். அனைத்து அலைநீளங்களிலும் 100% ஆற்றலை உறிஞ்சும் உடலைக் கவனியுங்கள். அத்தகைய முற்றிலும் கருப்பு உடல் மற்றும்

செயல்பாடு முற்றிலும் கருப்பு உடலின் உமிழ்வு ஆகும். ஆனால் எந்த அலைநீளத்தின் ஒளியையும் உறிஞ்சும் உடலை எவ்வாறு உருவாக்குவது? நிச்சயமாக, சூட் போன்ற கருப்பு பொருட்கள் அத்தகைய உடலை நெருங்க அனுமதிக்கும். இருப்பினும், ஒரு சில சதவிகிதம் எப்போதும் இந்த நிலையில் இருந்து நம்மை பிரிக்கும்.

ஒரு பெட்டியை கற்பனை செய்து பாருங்கள் சிறிய துளை. இந்த துளையின் அளவைக் குறைப்பதன் மூலம், நீங்கள் அதை முற்றிலும் கருப்பு நிறமாக மாற்றலாம். துளைகளின் இந்த அம்சம் அன்றாட அவதானிப்புகளிலிருந்து நன்கு அறியப்பட்டதாகும். ஒரு ஆழமான துளை, உள்ளே இருந்து வெளிச்சம் இல்லாத ஒரு அறையில் ஒரு திறந்த ஜன்னல், ஒரு கிணறு - இவை முற்றிலும் கருப்பு "உடல்களுக்கு" எடுத்துக்காட்டுகள். இங்கே என்ன நடக்கிறது என்பது மிகவும் தெளிவாக உள்ளது: ஒரு துளை வழியாக ஒரு குழிக்குள் நுழையும் ஒரு கற்றை பல பிரதிபலிப்புகளுக்குப் பிறகுதான் வெளியே வர முடியும் (படம் 187). ஆனால் ஒவ்வொரு பிரதிபலிப்பிலும், ஆற்றலின் ஒரு பங்கு இழக்கப்படுகிறது.

எனவே, ஒரு பெரிய குழியில் ஒரு சிறிய துளையுடன், பீம் வெளியேற முடியாது, அதாவது, அது முழுமையாக உறிஞ்சப்படும்.

கரும்பொருள் உமிழ்வை அளவிட, ஒரு நீண்ட குழாய் பயனற்ற பொருள் தயாரிக்கப்பட்டு, ஒரு அடுப்பில் வைக்கப்பட்டு சூடாக்கப்படுகிறது. குழாயின் துளை வழியாக, கதிர்வீச்சின் தன்மை ஒரு ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. அத்தகைய சோதனைகளின் முடிவுகள் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. 188. வளைவுகள் கதிர்வீச்சு தீவிரத்தை அலைநீளத்தின் செயல்பாடாகக் குறிக்கின்றன, இது பல வெப்பநிலைகளுக்கு திட்டமிடப்பட்டுள்ளது. கதிர்வீச்சு ஒப்பீட்டளவில் குறுகிய நிறமாலை இடைவெளியில் குவிந்திருப்பதைக் காண்கிறோம், மேலும் வரம்புகளுக்குள் மட்டுமே உள்ளது உயர் வெப்பநிலைவளைவு காணக்கூடிய நிறமாலையின் பகுதியை உள்ளடக்கியது மற்றும் குறுகிய அலைகளை நோக்கி நகரத் தொடங்குகிறது. பல மைக்ரான் நீளம் கொண்ட அலைகள் அகச்சிவப்பு என்று அழைக்கப்படுகின்றன. சாதாரண வெப்பநிலையில் ஆற்றல் பரிமாற்றத்தின் முக்கியப் பொறுப்பை அவர்கள் மேற்கொள்வதால், அவற்றை வெப்பம் என்று அழைக்கிறோம்.

வெப்ப கதிர்வீச்சு வளைவு அதிகபட்சமாக உள்ளது, இது அதிக வெப்பநிலையில் உச்சரிக்கப்படுகிறது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​ஸ்பெக்ட்ரமின் அதிகபட்ச அலைநீளம் குறுகிய அலைகளை நோக்கி மாறுகிறது. இந்த மாற்றம் வீன் சட்டம் என்று அழைக்கப்படுவதற்கு கீழ்ப்படிகிறது, இது சோதனை ரீதியாக எளிதாக நிறுவப்பட்டது:

இந்த சூத்திரத்தில், அலைநீளம் மைக்ரான்களில், டிகிரி முழுமையான அளவில் வெளிப்படுத்தப்பட வேண்டும். ஒரு உலோகத்தின் வெப்பத்தை நாம் கண்காணிக்கும்போது குறுகிய அலைகளை நோக்கி கதிர்வீச்சு மாறுவதை நாம் கவனிக்கிறோம் - வெப்பநிலை உயரும்போது சிவப்பு வெப்பத்திலிருந்து மஞ்சள் நிறமாக மாறுகிறது.

கதிர்வீச்சு வளைவுகளைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது நாம் கவனம் செலுத்த வேண்டிய இரண்டாவது சூழ்நிலை விரைவான வளர்ச்சிவளைவின் அனைத்து ஆர்டினேட்களும் அதிகரிக்கும் போது கொடுக்கப்பட்ட அலைக்கு தீவிரம் இருந்தால், ஸ்பெக்ட்ரமின் மொத்த தீவிரம் முழுமையால் குறிக்கப்படும்

இந்த ஒருங்கிணைப்பானது கதிர்வீச்சு வளைவின் கீழ் உள்ள பகுதியைத் தவிர வேறில்லை. 7 அதிகரிப்புடன் எவ்வளவு வேகமாக வளரும்? வளைவுகளின் பகுப்பாய்வு மிக விரைவாகக் காட்டுகிறது - வெப்பநிலையின் நான்காவது சக்திக்கு விகிதாசாரமாக:

இது ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம்.

எங்களிடமிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள சூடான உடல்களின் வெப்பநிலையை தீர்மானிப்பதில் இரண்டு சட்டங்களும் முக்கியமானவை. இந்த வழியில்தான் சூரியன், நட்சத்திரங்கள் மற்றும் அணு வெடிப்பின் வெப்ப மேகம் ஆகியவற்றின் வெப்பநிலை தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

வெப்பக் கதிர்வீச்சின் விதிகள் உருகிய உலோகத்தின் வெப்பநிலையை நிர்ணயிப்பதைக் குறிக்கிறது. ஆப்டிகல் பைரோமீட்டர்களின் கொள்கை என்னவென்றால், மின் விளக்கின் அத்தகைய ஒளிரும் இழையைத் தேர்ந்தெடுப்பது, இந்த இழையின் பளபளப்பு உருகிய உலோகத்தின் பளபளப்பைப் போலவே மாறும். நாங்கள் சட்டத்தைப் பயன்படுத்துகிறோம்: கதிர்வீச்சு ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், வெப்பநிலை ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். சூடான இழைகளின் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தவரை, அது நேரடியாக சார்ந்துள்ளது மின்சாரம்நூல் வழியாக செல்கிறது. இதன் அடிப்படையில், ஆப்டிகல் பைரோமீட்டர் அளவீடு செய்வது எளிது.

உண்மையான உடல்கள் முற்றிலும் கருப்பு அல்ல, மேலும் அவை ஒவ்வொன்றிற்கும் ஒற்றுமையை விட குறைவான காரணி (கொடுக்கப்பட்ட உடலின் உறிஞ்சுதல் திறன்) ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சூத்திரத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்பட வேண்டும். இந்த காரணிகள் அனுபவ ரீதியாக தீர்மானிக்கப்படுகின்றன மற்றும் நடைமுறை வெப்ப பொறியியலுக்கு ஆர்வமாக உள்ளன, இதற்காக கதிர்வீச்சு மூலம் வெப்ப பரிமாற்றத்தின் சிக்கல்கள் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கவை. ஆயினும்கூட, கதிரியக்க வடிவங்கள் (வெப்பநிலை மாறுபாடு, அலைநீளத்துடன் மாறுபாடு) என்பதால், கருதப்படும் சட்டங்கள் முக்கியமானவை. பொதுவான அவுட்லைன்கருப்பு அல்லாத உடல்களுக்காகவும் பாதுகாக்கப்படுகின்றன. முற்றிலும் கருப்பு உடல் என்ற கேள்வியின் தத்துவார்த்த முக்கியத்துவம் அடுத்த பத்தியில் தெளிவாகிவிடும்.

கல்விக்கான ஃபெடரல் ஏஜென்சி

மாநில கல்வி நிறுவனம்உயர் தொழில்முறை கல்வி

"டியூமன் ஸ்டேட் ஆயில் அண்ட் கேஸ் யுனிவர்சிட்டி"

ஒழுக்கம் பற்றிய சுருக்கம்

"தொழில்நுட்ப ஒளியியல்"

தலைப்பு: "முற்றிலும் கருப்பு உடல்"

முடித்தவர்: மாணவர் gr. OBDzs-07

கோபாஸ்னியன் ஸ்டீபன் செர்ஜிவிச் சரிபார்க்கப்பட்டது: ஒழுக்கத்தின் ஆசிரியர்

சிடோரோவா அனஸ்தேசியா எட்வர்டோவ்னா

டியூமன் 2009

முற்றிலும் கருப்பு உடல்- வெப்ப இயக்கவியலில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு இயற்பியல் சுருக்கம், அனைத்து மின்காந்த கதிர்வீச்சு சம்பவத்தையும் அனைத்து வரம்புகளிலும் உறிஞ்சும் மற்றும் எதையும் பிரதிபலிக்காத ஒரு உடல். பெயர் இருந்தபோதிலும், முற்றிலும் கருப்பு உடல் எந்த அதிர்வெண்ணின் மின்காந்த கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது மற்றும் பார்வைக்கு நிறத்தைக் கொண்டுள்ளது. முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு நிறமாலை அதன் வெப்பநிலையால் மட்டுமே தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

கருப்பு உடல் மாதிரி

கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சு விதிகள்

கிளாசிக் அணுகுமுறை

குவாண்டம் இயக்கவியலின் தோற்றத்திற்கான முன்நிபந்தனைகளில் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சு விதிகளின் ஆய்வு ஒன்றாகும்.

வீனின் முதல் கதிர்வீச்சு விதி

1893 இல், வில்ஹெல்ம் வீன், கிளாசிக்கல் தெர்மோடைனமிக்ஸ் கருத்துகளின் அடிப்படையில், பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பெற்றார்:

முதல் வீன் சூத்திரத்திலிருந்து ஒருவர் வீன் இடப்பெயர்ச்சி சட்டம் (அதிகபட்ச சட்டம்) மற்றும் ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம் ஆகியவற்றைப் பெறலாம், ஆனால் இந்த சட்டங்களில் சேர்க்கப்பட்டுள்ள மாறிலிகளின் மதிப்புகளை ஒருவர் கண்டுபிடிக்க முடியாது.

வரலாற்று ரீதியாக, இது வீனின் முதல் சட்டமாகும், இது இடப்பெயர்ச்சி சட்டம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, ஆனால் தற்போது "வீனின் இடப்பெயர்ச்சி சட்டம்" என்பது அதிகபட்ச சட்டத்தைக் குறிக்கிறது.

வீனின் இரண்டாவது கதிர்வீச்சு விதி

வீனின் இரண்டாவது சூத்திரம் அதிக அதிர்வெண்களின் (குறுகிய அலைநீளங்கள்) வரம்பில் மட்டுமே செல்லுபடியாகும் என்பதை அனுபவம் காட்டுகிறது. இது வீனின் முதல் சட்டத்தின் சிறப்பு வழக்கு.

பின்னர், மேக்ஸ் பிளாங்க், வீனின் இரண்டாவது விதியானது, உயர் குவாண்டம் ஆற்றல்களுக்கான பிளாங்கின் விதியைப் பின்பற்றுவதாகக் காட்டினார், மேலும் மாறிலிகளைக் கண்டறிந்தார். சி 1 மற்றும் சி 2. இதைக் கருத்தில் கொண்டு, வீனின் இரண்டாவது விதி இவ்வாறு எழுதப்படலாம்:

ரேலி-ஜீன்ஸ் சட்டம்

இந்த சூத்திரம் அதன் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து கதிர்வீச்சின் நிறமாலை அடர்த்தியில் இருபடி அதிகரிப்பைக் கருதுகிறது. நடைமுறையில், அத்தகைய சட்டம் பொருள் மற்றும் கதிர்வீச்சுக்கு இடையில் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையின் சாத்தியமற்ற தன்மையைக் குறிக்கிறது. வெப்ப ஆற்றல்ஸ்பெக்ட்ரமின் குறுகிய அலை பகுதியில் கதிர்வீச்சு ஆற்றலாக மாற வேண்டும். இந்த அனுமான நிகழ்வு புற ஊதா பேரழிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

இருப்பினும், Rayleigh-Jeans கதிர்வீச்சு சட்டம் ஸ்பெக்ட்ரமின் நீண்ட அலை பகுதிக்கு செல்லுபடியாகும் மற்றும் கதிர்வீச்சின் தன்மையை போதுமான அளவு விவரிக்கிறது. குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மட்டுமே அத்தகைய கடிதத்தின் உண்மையை விளக்க முடியும், அதன்படி கதிர்வீச்சு தனித்தனியாக நிகழ்கிறது. குவாண்டம் விதிகளின் அடிப்படையில், நாம் பிளாங்கின் சூத்திரத்தைப் பெறலாம், இது ரேலி-ஜீன்ஸ் சூத்திரத்துடன் ஒத்துப்போகும்.

இந்த உண்மை கடிதப் பரிமாற்றக் கொள்கையின் ஒரு சிறந்த விளக்கமாகும், அதன்படி ஒரு புதிய இயற்பியல் கோட்பாடு பழையது விளக்க முடிந்த அனைத்தையும் விளக்க வேண்டும்.

பிளாங்க் விதி

அலைநீளத்தில் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சு சக்தியின் சார்பு

வெப்பநிலை மற்றும் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு தீவிரம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது பிளாங்க் விதி :

எங்கே ஐ (ν) ஈν - ν முதல் ν + வரையிலான அதிர்வெண் வரம்பில் கதிர்வீச்சு மேற்பரப்பில் ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு கதிர்வீச்சு சக்தி ஈ ν.

சமமாக,

,

எங்கே u (λ) ஈλ - λ இலிருந்து λ + வரையிலான அலைநீள வரம்பில் உமிழும் மேற்பரப்பின் ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு கதிர்வீச்சு சக்தி ஈ λ.

ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம்

வெப்ப கதிர்வீச்சின் மொத்த ஆற்றல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம் :

எங்கே ஜேகதிர்வீச்சு மேற்பரப்பின் ஒரு யூனிட் பகுதிக்கான சக்தி, மற்றும்

W/(m²·K 4) ​​- ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி .

எனவே, ஒரு முற்றிலும் கருப்பு உடல் டி= 100 K 5.67 வாட்களை வெளியிடுகிறது சதுர மீட்டர்அதன் மேற்பரப்பு. 1000 K வெப்பநிலையில், கதிர்வீச்சு சக்தி ஒரு சதுர மீட்டருக்கு 56.7 கிலோவாட்டாக அதிகரிக்கிறது.

வீனின் இடப்பெயர்ச்சி சட்டம்

முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு ஆற்றல் அதிகபட்சமாக இருக்கும் அலைநீளம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது வீனின் இடப்பெயர்ச்சி சட்டம் :

எங்கே டிகெல்வினில் வெப்பநிலை, மற்றும் λ அதிகபட்சம் என்பது மீட்டர்களில் அதிகபட்ச தீவிரம் கொண்ட அலைநீளம் ஆகும்.

வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் முற்றிலும் கருப்பு உடல்களின் வெளிப்படையான நிறம் வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

கரும்பொருள் கதிர்வீச்சு

கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் கரும்பொருளுடன் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையில் இருக்கும் மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு (உதாரணமாக, கரும்பொருளில் உள்ள குழிக்குள் ஏற்படும் கதிர்வீச்சு) கரும்பொருள் (அல்லது வெப்ப சமநிலை) கதிர்வீச்சு எனப்படும். சமநிலை வெப்ப கதிர்வீச்சு ஒரே மாதிரியானது, ஐசோட்ரோபிக் மற்றும் துருவப்படுத்தப்படாதது, அதில் ஆற்றல் பரிமாற்றம் இல்லை, அதன் அனைத்து குணாதிசயங்களும் முற்றிலும் கரும்பொருள் உமிழ்ப்பாளரின் வெப்பநிலையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது (மேலும், கரும்பொருள் கதிர்வீச்சு இந்த உடலுடன் வெப்ப சமநிலையில் இருப்பதால், இந்த வெப்பநிலை முடியும் கதிர்வீச்சு காரணமாக இருக்கலாம்). கரும்பொருள் கதிர்வீச்சின் அளவு ஆற்றல் அடர்த்தி சமம், அதன் அழுத்தம் சமம் . காஸ்மிக் மைக்ரோவேவ் பின்னணி அல்லது காஸ்மிக் மைக்ரோவேவ் பின்னணி என்று அழைக்கப்படுவது, அதன் பண்புகளில் கருப்பு-உடல் கதிர்வீச்சுக்கு மிகவும் நெருக்கமாக உள்ளது, இது பிரபஞ்சத்தை சுமார் 3 K வெப்பநிலையுடன் நிரப்பும் கதிர்வீச்சு ஆகும்.

கரும்பொருள் நிறமுடையது

குறிப்பு:பரவலான பகல் வெளிச்சத்துடன் (D 65) ஒப்பிடுகையில் வண்ணங்கள் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. உண்மையான உணரப்பட்ட நிறம் ஒளியின் நிலைமைகளுக்கு கண் தழுவல் மூலம் சிதைக்கப்படலாம்.

முற்றிலும் கருப்பு உடல் என்பது வெப்ப இயக்கவியலில் பயன்படுத்தப்படும் இயற்பியல் சுருக்கமாகும், இது அனைத்து மின்காந்த கதிர்வீச்சு சம்பவங்களையும் அனைத்து வரம்புகளிலும் உறிஞ்சும் மற்றும் எதையும் பிரதிபலிக்காது. பெயர் இருந்தபோதிலும், முற்றிலும் கருப்பு உடல் எந்த அதிர்வெண்ணின் மின்காந்த கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது மற்றும் பார்வைக்கு நிறத்தைக் கொண்டுள்ளது. முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு நிறமாலை அதன் வெப்பநிலையால் மட்டுமே தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

எவ்வாறாயினும், கருமையான உண்மையான பொருட்கள், எடுத்துக்காட்டாக, சூட், புலப்படும் அலைநீள வரம்பில் 99% கதிர்வீச்சை உறிஞ்சும் (அதாவது, 0.01 ஆல்பிடோவைக் கொண்டுள்ளது) அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சுஅவர்களால் மிகவும் மோசமாக உறிஞ்சப்படுகிறது. சூரிய குடும்பத்தின் உடல்களில், சூரியன் மிகப்பெரிய அளவிற்கு முற்றிலும் கருப்பு உடலின் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த வார்த்தை 1862 இல் குஸ்டாவ் கிர்ச்சோஃப் என்பவரால் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.

******உடல் மாதிரியை வரையவும்.******

கருப்பு உடல் மாதிரி

முற்றிலும் கருப்பு உடல்கள் இயற்கையில் இல்லை, எனவே இயற்பியலில் ஒரு மாதிரி சோதனைகளுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது ஒரு சிறிய துளையுடன் ஒரு மூடிய குழி. இந்த துளை வழியாக நுழையும் ஒளி மீண்டும் மீண்டும் பிரதிபலிப்புகளுக்குப் பிறகு முழுமையாக உறிஞ்சப்படும், மேலும் துளை வெளியில் இருந்து முற்றிலும் கருப்பு நிறத்தில் தோன்றும். ஆனால் இந்த குழி வெப்பமடையும் போது, ​​அது அதன் சொந்த புலப்படும் கதிர்வீச்சை உருவாக்கும்.

வீனின் முதல் கதிர்வீச்சு விதி

1893 இல், வில்ஹெல்ம் வீன்.

வீனின் முதல் சூத்திரம் அனைத்து அலைவரிசைகளுக்கும் செல்லுபடியாகும். மேலும் குறிப்பிட்ட சூத்திரம் (உதாரணமாக, பிளாங்கின் சட்டம்) வீனின் முதல் சூத்திரத்தை பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்.

வீனின் இரண்டாவது கதிர்வீச்சு விதி

1896 ஆம் ஆண்டில், வீன் கூடுதல் அனுமானங்களின் அடிப்படையில் இரண்டாவது சட்டத்தைப் பெற்றார்:

வீனின் இரண்டாவது சூத்திரம் அதிக அதிர்வெண்களின் (குறுகிய அலைநீளங்கள்) வரம்பில் மட்டுமே செல்லுபடியாகும். இது வீனின் முதல் சட்டத்தின் சிறப்பு வழக்கு.

ரேலி-ஜீன்ஸ் சட்டம்

தெர்மோடைனமிக்ஸ் மற்றும் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் ஆகியவற்றின் கிளாசிக்கல் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சை விவரிக்கும் முயற்சி ரேலீ-ஜீன்ஸ் சட்டத்திற்கு வழிவகுக்கிறது:

நடைமுறையில், அத்தகைய சட்டம் பொருள் மற்றும் கதிர்வீச்சுக்கு இடையில் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையின் சாத்தியமற்ற தன்மையைக் குறிக்கும், ஏனெனில் அதன் படி அனைத்து வெப்ப ஆற்றலும் ஸ்பெக்ட்ரமின் குறுகிய அலை பகுதியில் கதிர்வீச்சு ஆற்றலாக மாற்றப்பட வேண்டும். இந்த அனுமான நிகழ்வு புற ஊதா பேரழிவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

பிளாங்க் விதி வெப்பநிலை மற்றும் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சின் தீவிரத்தை தீர்மானிக்கிறது

ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம், சட்டத்தால் நிர்ணயிக்கப்பட்ட வெப்பக் கதிர்வீச்சின் மொத்த ஆற்றலைத் தீர்மானிக்கிறது.

முற்றிலும் கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு ஆற்றல் அதிகபட்சமாக இருக்கும் அலைநீளம் வீனின் இடப்பெயர்ச்சி சட்டத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

எனவே, மனித தோல் முற்றிலும் கருமையான உடலுடன் நெருக்கமாக உள்ளது என்று நாம் கருதினால், 36 ° C (309 K) வெப்பநிலையில் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு ஸ்பெக்ட்ரம் 9400 nm அலைநீளத்தில் உள்ளது. ஸ்பெக்ட்ரமின் அகச்சிவப்பு பகுதி).

சுத்தமான கருப்பு உடல்- இது உறிஞ்சும் திறன் அனைத்து அதிர்வெண்கள் அல்லது அலைநீளங்கள் மற்றும் எந்த வெப்பநிலைக்கும் ஒற்றுமைக்கு சமமாக இருக்கும் ஒரு உடல், அதாவது:

முற்றிலும் கறுப்பு உடலின் வரையறையிலிருந்து, அது அனைத்து கதிர்வீச்சு சம்பவங்களையும் உறிஞ்ச வேண்டும்.

"முற்றிலும் கருப்பு உடல்" என்ற கருத்து ஒரு மாதிரி கருத்து. முழுமையான கறுப்பு உடல்கள் இயற்கையில் இல்லை, ஆனால் முற்றிலும் கருப்பு உடலுக்கு ஒரு நல்ல தோராயமான சாதனத்தை உருவாக்க முடியும் - கருப்பு உடல் மாதிரி .

கருப்பு உடல் மாதிரி- இது அதன் அளவு (படம் 1.2) ஒப்பிடும்போது ஒரு சிறிய துளை கொண்ட ஒரு மூடிய குழி ஆகும். குழியானது கதிர்வீச்சை நன்றாக உறிஞ்சும் ஒரு பொருளால் ஆனது. துளைக்குள் நுழையும் கதிர்வீச்சு துளையை விட்டு வெளியேறும் முன் துளையிலிருந்து பல முறை பிரதிபலிக்கிறது. உள் மேற்பரப்புதுவாரங்கள்.

ஒவ்வொரு பிரதிபலிப்பிலும், ஆற்றலின் ஒரு பகுதி உறிஞ்சப்படுகிறது, இதன் விளைவாக, பிரதிபலித்த ஃப்ளக்ஸ் dФ துளையிலிருந்து வெளியேறுகிறது, இதன் விளைவாக, உறிஞ்சும் திறன் கொண்ட கதிர்வீச்சு ஃப்ளக்ஸ் dФ இன் மிகச் சிறிய பகுதியாகும் குழியில் துளைகள் ஒற்றுமைக்கு நெருக்கமாக இருப்பார்கள்.

குழியின் உள் சுவர்கள் T வெப்பநிலையில் பராமரிக்கப்பட்டால், கதிர்வீச்சு துளையிலிருந்து வெளிப்படும், அதன் பண்புகள் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சின் பண்புகளுக்கு மிக நெருக்கமாக இருக்கும். குழியின் உள்ளே, இந்த கதிர்வீச்சு குழி பொருளுடன் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையில் இருக்கும்.

ஆற்றல் அடர்த்தியின் வரையறையின்படி, ஒரு குழியில் சமநிலைக் கதிர்வீச்சின் அளவீட்டு ஆற்றல் அடர்த்தி w(T) ஆகும்:

இதில் dE என்பது dV தொகுதியில் உள்ள கதிர்வீச்சு ஆற்றல் ஆகும். தொகுதி அடர்த்தியின் நிறமாலை விநியோகம் u(λ,T) (அல்லது u(ω,T)) செயல்பாடுகளால் வழங்கப்படுகிறது, இவை ஆற்றல் ஒளிர்வு ((1.6) மற்றும் (1.9)) நிறமாலை அடர்த்தியைப் போலவே அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றன, அதாவது:

இங்கே dw λ மற்றும் dw ω என்பது அலைநீளங்கள் dλ அல்லது அதிர்வெண்கள் dω ஆகியவற்றின் தொடர்புடைய இடைவெளியில் உள்ள அளவீட்டு ஆற்றல் அடர்த்தி ஆகும்.

கிர்ச்சோஃப் சட்டம்உறவுமுறை என்று கூறுகிறது உமிழ்வு உடல் ((1.6) மற்றும் (1.9)) அதன் உறிஞ்சும் திறன் (1.14) அனைத்து உடல்களுக்கும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கிறது உலகளாவிய செயல்பாடுஅதிர்வெண் ω (அல்லது அலைநீளம் λ) மற்றும் வெப்பநிலை T, அதாவது:

உறிஞ்சும் திறன் உள்ளது என்பது தெளிவாகிறது அω (அல்லது ஒரு λ) வெவ்வேறு உடல்களுக்கு வேறுபட்டது, பின்னர் Kirchhoff இன் சட்டத்தின்படி, ஒரு உடல் எவ்வளவு வலிமையான கதிர்வீச்சை உறிஞ்சுகிறதோ, அவ்வளவு வலிமையானது இந்த கதிர்வீச்சை வெளியிட வேண்டும். ஒரு முழுமையான கருப்பு உடல் என்பதால் அω ≡ 1 (அல்லது அλ ≡ 1), பின்னர் அது பின்வருமாறு முற்றிலும் கருப்பு உடலின் விஷயத்தில்:

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், f(ω,T) அல்லது φ(λ,T) , முற்றிலும் கருப்பு உடலின் நிறமாலை ஆற்றல் ஒளிர்வு அடர்த்தி (அல்லது உமிழ்வு) தவிர வேறில்லை.

செயல்பாடு φ(λ,T) மற்றும் f(ω,T) ஆகியவை பின்வரும் உறவுகளால் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சின் நிறமாலை ஆற்றல் அடர்த்தியுடன் தொடர்புடையது:

இதில் c என்பது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம்.

φ(λ,T) சார்புநிலையை சோதனை ரீதியாக தீர்மானிப்பதற்கான நிறுவல் வரைபடம்படம் 1.3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

வெப்பநிலை T க்கு சூடேற்றப்பட்ட மூடிய குழியின் திறப்பிலிருந்து கதிர்வீச்சு உமிழப்படுகிறது, பின்னர் ஒரு நிறமாலை சாதனத்தில் (ப்ரிஸம் அல்லது கிரேட்டிங் மோனோக்ரோமேட்டர்) விழுகிறது, இது λ முதல் λ + dλ வரையிலான அதிர்வெண் வரம்பில் கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது. இந்த கதிர்வீச்சு ஒரு பெறுநரைத் தாக்குகிறது, இது கதிர்வீச்சு சக்தி நிகழ்வை அளவிட அனுமதிக்கிறது. இந்த சக்தியை ஒரு இடைவெளிக்கு λ இலிருந்து λ + dλ வரை உமிழ்ப்பான் பகுதியால் பிரிப்பதன் மூலம் (குழியில் உள்ள துளையின் பரப்பளவு!), கொடுக்கப்பட்ட செயல்பாட்டின் மதிப்பை φ(λ,T) பெறுகிறோம். அலைநீளம் λ மற்றும் வெப்பநிலை T. பெறப்பட்ட சோதனை முடிவுகள் படம் 1.4 இல் மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.

விரிவுரை எண். 1 இன் முடிவுகள்

1. ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் மேக்ஸ் பிளாங்க் 1900 இல் ஒரு கருதுகோளை முன்வைத்தார், அதன்படி மின்காந்த ஆற்றல் பகுதிகளாக, ஆற்றல் குவாண்டாவில் வெளியிடப்படுகிறது. ஆற்றல் குவாண்டத்தின் அளவு (பார்க்க (1.2):

ε = h v,

இங்கு h=6.6261·10 -34 J·s என்பது பிளாங்கின் மாறிலி, v- அலைவு அதிர்வெண் மின்காந்த அலை, உடலால் உமிழப்படும்.

இந்த கருதுகோள் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சின் சிக்கலை தீர்க்க பிளாங்க் அனுமதித்தது.

2. மேலும் ஐன்ஸ்டீன், பிளாங்கின் ஆற்றல் குவாண்டா என்ற கருத்தை உருவாக்கி, 1905 இல் "ஒளியின் குவாண்டம்" அல்லது ஃபோட்டான் என்ற கருத்தை அறிமுகப்படுத்தினார். ஐன்ஸ்டீனின் கூற்றுப்படி, மின்காந்த ஆற்றலின் குவாண்டம் ε = h vஇடத்தின் ஒரு சிறிய பகுதியில் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட ஒரு ஃபோட்டான் வடிவத்தில் நகரும். ஃபோட்டான்களின் யோசனை ஐன்ஸ்டீனை ஒளிமின்னழுத்த விளைவின் சிக்கலை தீர்க்க அனுமதித்தது.

3. ஆங்கில இயற்பியலாளர் ஈ. ரதர்ஃபோர்ட், 1909-1910 இல் நடத்தப்பட்ட சோதனை ஆய்வுகளின் அடிப்படையில், அணுவின் கோள் மாதிரியை உருவாக்கினார். இந்த மாதிரியின் படி, அணுவின் மையத்தில் ஒரு மிகச் சிறிய கரு (r I ~ 10 -15 மீ) உள்ளது, இதில் அணுவின் முழு வெகுஜனமும் குவிந்துள்ளது. அணுக்கரு கட்டணம் நேர்மறை. எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் கிரகங்களைப் போல அணுக்கருவைச் சுற்றி வருகின்றன சூரிய குடும்பம்சுற்றுப்பாதையில் அதன் அளவு ~ 10 -10 மீ.

4. ரதர்ஃபோர்டின் மாதிரியில் உள்ள அணு நிலையற்றதாக மாறியது: மேக்ஸ்வெல்லின் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் படி, எலக்ட்ரான்கள், வட்ட சுற்றுப்பாதையில் நகரும், தொடர்ந்து ஆற்றலை வெளியிட வேண்டும், இதன் விளைவாக அவை ~ 10 -8 வினாடிகளில் கருவில் விழ வேண்டும். . ஆனால் நமது அனுபவங்கள் அனைத்தும் அணுவின் நிலைத்தன்மைக்கு சான்று பகர்கின்றன. இப்படித்தான் அணு நிலைத்தன்மை பிரச்சனை உருவானது.

5. 1913 ஆம் ஆண்டில் டேனிஷ் இயற்பியலாளர் நீல்ஸ் போர் அவர் முன்வைத்த இரண்டு அனுமானங்களின் அடிப்படையில் அணு நிலைத்தன்மையின் பிரச்சினை தீர்க்கப்பட்டது. N. Bohr என்பவரால் உருவாக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் அணுவின் கோட்பாட்டில், குறிப்பிடத்தக்க பங்குபிளாங்கின் நிலையான நாடகங்கள்.

6. வெப்பக் கதிர்வீச்சு என்பது ஒரு பொருளின் உள் ஆற்றலின் காரணமாக வெளிப்படும் மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு ஆகும். வெப்ப கதிர்வீச்சுசுற்றியுள்ள உடல்களுடன் தெர்மோடைனமிக் சமநிலையில் இருக்க முடியும்.

7. உடலின் R இன் ஆற்றல்மிக்க ஒளிர்வு என்பது dt மற்றும் dS க்கு அனைத்து திசைகளிலும் மேற்பரப்பு dS ஆல் ஒரு நேரத்தில் dt உமிழப்படும் ஆற்றல் dE இன் விகிதமாகும் (பார்க்க (1.5)):

8. ஆற்றல் ஒளிர்வு நிறமாலை அடர்த்தி r λ (அல்லது உடலின் உமிழ்வு) என்பது ஆற்றல் ஒளிர்வு dR இன் விகிதமாகும், இது ஒரு எண்ணற்ற அலைநீள இடைவெளியில் dλ, மதிப்பு dλ (பார்க்க (1.6)):

9. கதிர்வீச்சு ஃப்ளக்ஸ் Ф என்பது மின்காந்த அலைவுகளின் காலத்தை கணிசமாக மீறும் dt க்கு எந்த மேற்பரப்பிலும் மின்காந்த கதிர்வீச்சினால் மாற்றப்படும் ஆற்றலின் விகிதமாகும் (பார்க்க (1.13)):

10. உடல் உறிஞ்சும் திறன் ஒரு λகதிர்வீச்சுப் பாய்வு dФ λ "அலைநீள இடைவெளியில் ஒரு உடலால் உறிஞ்சப்படும் dλ ஃப்ளக்ஸ் dФ λ அதே இடைவெளியில் dλ, (பார்க்க (1.14):

11. முற்றிலும் கருப்பு உடல் என்பது அனைத்து அலைநீளங்களுக்கும் எந்த வெப்பநிலைக்கும் ஒரே மாதிரியான உறிஞ்சுதல் திறன் ஒற்றுமைக்கு சமமாக இருக்கும், அதாவது.

முற்றிலும் கருப்பு உடல் என்பது ஒரு மாதிரி கருத்து.

12. Kirchhoff சட்டம் கூறுகிறது, ஒரு உடலின் உமிழ்வு விகிதம் மற்றும் அதன் உறிஞ்சுதல் திறன் a λ அனைத்து உடல்களுக்கும் மற்றும் அலைநீளம் λ (அல்லது அதிர்வெண் ω) மற்றும் வெப்பநிலை T (பார்க்க (1.17)) ஆகியவற்றின் உலகளாவிய செயல்பாடு ஆகும்:

விரிவுரை N 2

கரும்பொருள் கதிர்வீச்சின் பிரச்சனை. பிளாங்கின் சூத்திரம். ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம், வீன் சட்டம்

§ 1. கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சின் பிரச்சனை. பிளாங்கின் சூத்திரம்

கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சில் பிரச்சனை இருந்தது கோட்பாட்டளவில் அடிமையாகிவிடும்φ(λ,T)- முற்றிலும் கருப்பு உடலின் ஆற்றல் ஒளிர்வின் நிறமாலை அடர்த்தி.

நிலைமை தெளிவாக இருப்பதாகத் தோன்றியது: கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை T இல், கதிர்வீச்சு குழியின் பொருளின் மூலக்கூறுகள் மேக்ஸ்வெல்லியன் திசைவேக விநியோகத்தைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் கிளாசிக்கல் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் விதிகளின்படி மின்காந்த அலைகளை வெளியிடுகின்றன. கதிர்வீச்சு என்பது பொருளுடன் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையில் உள்ளது, அதாவது ஸ்பெக்ட்ரல் கதிர்வீச்சு ஆற்றல் அடர்த்தி u(λ,T) மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய செயல்பாடு φ(λ,T) ஆகியவற்றைக் கண்டறிய வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் கிளாசிக்கல் புள்ளியியல் விதிகளைப் பயன்படுத்தலாம்.

இருப்பினும், கிளாசிக்கல் இயற்பியலின் அடிப்படையில் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சு விதியைப் பெற கோட்பாட்டாளர்களின் அனைத்து முயற்சிகளும் தோல்வியடைந்தன.

குஸ்டாவ் கிர்ச்சோஃப், வில்ஹெல்ம் வீன், ஜோசப் ஸ்டீபன், லுட்விக் போல்ட்ஸ்மேன், ஜான் வில்லியம் ரேலீ, ஜேம்ஸ் ஹான்வுட் ஜீன்ஸ் ஆகியோரால் இந்த பிரச்சனையின் தீர்வுக்கு ஓரளவு பங்களிப்பு செய்யப்பட்டது.

கரும்பொருள் கதிர்வீச்சு பிரச்சனை மேக்ஸ் பிளாங்க் மூலம் தீர்க்கப்பட்டது. இதைச் செய்ய, அவர் கிளாசிக்கல் கருத்துக்களைக் கைவிட்டு, அதிர்வெண்ணுடன் மின்னூட்டம் ஊசலாடுகிறது என்ற அனுமானத்தை அவர் செய்ய வேண்டியிருந்தது. v, பகுதிகள் அல்லது குவாண்டாவில் ஆற்றலைப் பெறலாம் அல்லது கொடுக்கலாம்.

ஆற்றல் குவாண்டத்தின் அளவு (1.2) மற்றும் (1.4):

h என்பது பிளாங்கின் மாறிலி; v- ஊசலாடும் கட்டணத்தால் உமிழப்படும் மின்காந்த அலையின் அலைவுகளின் அதிர்வெண்; ω = 2π v- வட்ட அதிர்வெண்.

ஆற்றல் குவாண்டா என்ற கருத்தின் அடிப்படையில், எம். பிளாங்க், புள்ளியியல் வெப்ப இயக்கவியல் முறைகளைப் பயன்படுத்தி, u(ω,T) செயல்பாட்டிற்கான வெளிப்பாட்டைப் பெற்றார். ஒரு முழுமையான கருப்பு உடலின் கதிர்வீச்சு நிறமாலையில் ஆற்றல் அடர்த்தியின் விநியோகம்:

குவாண்டம் புள்ளிவிவரங்களின் அடிப்படைகளை நாம் அறிந்த பிறகு இந்த சூத்திரத்தின் வழித்தோன்றல் விரிவுரை எண். 12, § 3 இல் வழங்கப்படும்.

ஆற்றல் ஒளிர்வு f(ω,T) இன் நிறமாலை அடர்த்திக்குச் செல்ல, நாம் இரண்டாவது சூத்திரத்தை (1.19) எழுதுகிறோம்:

u(ω,T)க்கான இந்த உறவையும், பிளாங்கின் சூத்திரத்தையும் (2.1) பயன்படுத்தி, நாம் அதைப் பெறுகிறோம்:

இது பிளாங்கின் சூத்திரம் ஆற்றல் ஒளிர்வின் நிறமாலை அடர்த்தி f(ω ,டி).

இப்போது நாம் φ(λ,T) க்கான பிளாங்க் ஃபார்முலாவைப் பெறுகிறோம் (1.18), முற்றிலும் கருப்பு உடல் f(ω,T) = r ω, மற்றும் φ(λ,T) = r λ.

r λ மற்றும் r ω ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவு சூத்திரத்தால் (1.12) கொடுக்கப்படுகிறது, அதைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நாம் பெறுகிறோம்:

அலைநீளத்தின் அடிப்படையில் f(ω,T) செயல்பாட்டின் ω வாதத்தை இங்கு வெளிப்படுத்தினோம். (2.2) இலிருந்து F(ω,T)க்கான பிளாங்க் ஃபார்முலாவை இங்கே மாற்றி, φ(λ,T)க்கான பிளாங்க் ஃபார்முலாவைப் பெறுகிறோம் - அலைநீளத்தைப் பொறுத்து ஆற்றல் ஒளிர்வின் நிறமாலை அடர்த்தி λ:

இந்த செயல்பாட்டின் வரைபடம் அனைத்து அலைநீளங்கள் மற்றும் வெப்பநிலைகளுக்கான φ(λ,T) இன் சோதனை வரைபடங்களுடன் நன்றாக ஒத்துப்போகிறது.

இதன் பொருள் கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சு பிரச்சினை தீர்க்கப்பட்டுள்ளது.

§ 2. ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம்மற்றும் வீன் சட்டம்

r ω = f(λ,T) க்கு (1.11) இருந்து, நாம் ஆற்றல் ஒளிர்வு R(T) ஐப் பெறுகிறோம் , முழு அதிர்வெண் வரம்பில் f(ω,Т) (2.2) செயல்பாட்டை ஒருங்கிணைக்கிறது.

ஒருங்கிணைப்பு கொடுக்கிறது:

குறியீட்டை அறிமுகப்படுத்துவோம்:

பின்னர் ஆற்றல் ஒளிர்வு R க்கான வெளிப்பாடு எடுக்கும் அடுத்த பார்வை:

இதுதான் ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டம் .

M. Stefan, சோதனைத் தரவுகளின் பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில், 1879 ஆம் ஆண்டில் எந்த உடலின் ஆற்றல்மிக்க ஒளிர்வு வெப்பநிலையின் நான்காவது சக்திக்கு விகிதாசாரமாகும் என்ற முடிவுக்கு வந்தார்.

எல். போல்ட்ஸ்மேன் 1884 இல் வெப்ப இயக்கவியல் ஆய்வுகளில் இருந்து, வெப்பநிலையில் ஆற்றல்மிக்க ஒளிர்வை சார்ந்திருப்பது முற்றிலும் கருப்பு உடலுக்கு மட்டுமே செல்லுபடியாகும் என்பதைக் கண்டறிந்தார்.

மாறிலி σ என்று அழைக்கப்படுகிறது ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி . அதன் சோதனை முக்கியத்துவம்:

கோட்பாட்டு சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தும் கணக்கீடுகள் σக்கான முடிவைக் கொடுக்கின்றன, இது சோதனையுடன் மிகவும் நல்ல உடன்பாட்டில் உள்ளது.

வரைபட ரீதியாக ஆற்றல் ஒளிர்வு என்பது f(ω,T) செயல்பாட்டின் வரைபடத்தால் வரையறுக்கப்பட்ட பகுதிக்கு சமம் என்பதை நினைவில் கொள்ளவும், இது படம் 2.1 இல் விளக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆற்றல் ஒளிர்வு φ(λ,T) நிறமாலை அடர்த்தியின் வரைபடத்தின் அதிகபட்சம், அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் குறுகிய அலைகளின் பகுதிக்கு மாறுகிறது (படம் 2.2). அதிகபட்ச φ(λ,T) வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறக்கூடிய சட்டத்தைக் கண்டறிய, φ(λ,T) செயல்பாட்டை அதிகபட்சமாக ஆய்வு செய்வது அவசியம். இந்த அதிகபட்ச நிலையை தீர்மானித்த பிறகு, வெப்பநிலை மாற்றத்துடன் அதன் இயக்கத்தின் சட்டத்தைப் பெறுகிறோம்.

கணிதத்திலிருந்து அறியப்பட்டபடி, ஒரு செயல்பாட்டை அதன் அதிகபட்சமாகப் படிக்க, நீங்கள் அதன் வழித்தோன்றலைக் கண்டுபிடித்து அதை பூஜ்ஜியத்திற்கு சமன் செய்ய வேண்டும்:

இங்கே φ(λ,Т) ஐ (1.23) இலிருந்து மாற்றி, வழித்தோன்றலை எடுத்துக் கொண்டால், மூன்று வேர்களைப் பெறுகிறோம் இயற்கணித சமன்பாடுமாறி λ உடன் தொடர்புடையது. அவற்றில் இரண்டு (λ = 0 மற்றும் λ = ∞) φ(λ,Т) செயல்பாட்டின் பூஜ்ஜிய மினிமாவுடன் ஒத்திருக்கும். மூன்றாவது மூலத்திற்கு, தோராயமான வெளிப்பாடு பெறப்படுகிறது:

குறியீட்டை அறிமுகப்படுத்துவோம்:

φ(λ,T) செயல்பாட்டின் அதிகபட்ச நிலை ஒரு எளிய சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படும்:

இதுதான் வீனின் இடப்பெயர்ச்சி சட்டம் .

1894 இல் கோட்பாட்டளவில் இந்த விகிதத்தைப் பெற்ற V. வீன் பெயரால் இது பெயரிடப்பட்டது. வீனின் இடப்பெயர்ச்சி சட்டத்தில் உள்ள மாறிலி பின்வரும் எண் மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது:

விரிவுரை எண். 2 இன் முடிவுகள்

1. கருப்பு உடல் கதிர்வீச்சின் பிரச்சனை என்னவென்றால், கிளாசிக்கல் இயற்பியலின் அடிப்படையில், சார்பு φ(λ,T) - ஒரு கருப்பு உடலின் ஆற்றல் ஒளிர்வு நிறமாலை அடர்த்தியைப் பெறுவதற்கான அனைத்து முயற்சிகளும் தோல்வியடைந்தன.

2. இந்தச் சிக்கலை 1900 ஆம் ஆண்டில் எம். பிளாங்க் தனது குவாண்டம் கருதுகோளின் அடிப்படையில் தீர்த்தார்: அதிர்வெண்ணுடன் ஊசலாடும் மின்னூட்டம் v, பகுதிகள் அல்லது குவாண்டாவில் ஆற்றலைப் பெறலாம் அல்லது கொடுக்கலாம். ஆற்றல் குவாண்டம் மதிப்பு:

இங்கே h = 6.626 10 -34 என்பது பிளாங்கின் மாறிலி, மதிப்பு J s ஆனது பிளாங்கின் மாறிலி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது ["சாம்பல்" ஒரு பட்டையுடன்], ω என்பது வட்ட (சுழற்சி) அதிர்வெண்.

3. முற்றிலும் கருப்பு உடலின் ஆற்றல் ஒளிர்வின் நிறமாலை அடர்த்திக்கான பிளாங்கின் சூத்திரம் பின்வரும் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது (பார்க்க (2.4):

இங்கே λ என்பது மின்காந்த கதிர்வீச்சின் அலைநீளம், T என்பது முழுமையான வெப்பநிலை, h என்பது பிளாங்கின் மாறிலி, c என்பது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம், k என்பது போல்ட்ஸ்மேனின் மாறிலி.

4. பிளாங்கின் சூத்திரத்தில் இருந்து முற்றிலும் கருப்பு உடலின் ஆற்றல் ஒளிர்வு Rக்கான வெளிப்பாடு பின்வருமாறு:

இது Stefan-Boltzmann மாறிலியை கோட்பாட்டளவில் கணக்கிட அனுமதிக்கிறது (பார்க்க (2.5)):

கோட்பாட்டு மதிப்பு அதன் சோதனை மதிப்புடன் நன்றாக ஒத்துப்போகிறது:

ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் சட்டத்தில் (பார்க்க (2.6)):

5. பிளாங்கின் சூத்திரத்திலிருந்து வீன் இடப்பெயர்ச்சி விதியைப் பின்பற்றுகிறது, இது λ அதிகபட்சத்தை தீர்மானிக்கிறது - முழுமையான வெப்பநிலையைப் பொறுத்து φ(λ,T) செயல்பாட்டின் அதிகபட்ச நிலை (பார்க்க (2.9):

b - Wien இன் மாறிலி - பிளாங்கின் சூத்திரத்தில் இருந்து அது மாறிவிடும் அடுத்த வெளிப்பாடு(பார்க்க (2.8)):

Wien இன் மாறிலி பின்வரும் மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது b = 2.90 ·10 -3 m·K.

விரிவுரை N 3

ஒளிமின்னழுத்த விளைவு சிக்கல் . ஒளிமின் விளைவுக்கான ஐன்ஸ்டீனின் சமன்பாடு

§ 1. ஒளிமின் விளைவு சிக்கல்ஏ

ஒளிமின்னழுத்த விளைவு என்பது மின்காந்த கதிர்வீச்சின் செல்வாக்கின் கீழ் ஒரு பொருளால் எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றுவதாகும்.

இந்த ஒளிமின்னழுத்த விளைவு வெளி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதைத்தான் இந்த அத்தியாயத்தில் பேசுவோம். கூட உள்ளது உள் ஒளிமின் விளைவு . (விரிவுரை 13, § 2 ஐப் பார்க்கவும்).

1887 ஆம் ஆண்டில், ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் ஹென்ரிச் ஹெர்ட்ஸ், தீப்பொறி இடைவெளியில் எதிர்மறை மின்முனையில் பிரகாசிக்கும் புற ஊதா ஒளி வெளியேற்றத்தை எளிதாக்குகிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தார். 1888-89 இல் ரஷ்ய இயற்பியலாளர் ஏ.ஜி. ஸ்டோலெடோவ் ஒளிமின்னழுத்த விளைவு பற்றிய முறையான ஆய்வில் ஈடுபட்டுள்ளார் (அதன் நிறுவலின் வரைபடம் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது). ஆராய்ச்சி ஒரு வாயு வளிமண்டலத்தில் மேற்கொள்ளப்பட்டது, இது நடைபெறும் செயல்முறைகளை பெரிதும் சிக்கலாக்கியது.

ஸ்டோலெடோவ் கண்டுபிடித்தார்:

1) புற ஊதா கதிர்கள் மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன;

2) ஃபோட்டோகேதோடை ஒளிரச் செய்யும் ஒளியின் தீவிரத்துடன் மின்னோட்டம் அதிகரிக்கிறது;

3) ஒளியின் செல்வாக்கின் கீழ் உமிழப்படும் கட்டணங்கள் எதிர்மறையான அடையாளத்தைக் கொண்டுள்ளன.

ஒளிமின் விளைவு பற்றிய கூடுதல் ஆய்வுகள் 1900-1904 இல் மேற்கொள்ளப்பட்டன. ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் எஃப். லெனார்ட் அந்த நேரத்தில் அடைந்த மிக உயர்ந்த வெற்றிடத்தில்.

ஃபோட்டோகேத்தோடிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளியேறும் வேகத்தை லெனார்ட் நிறுவ முடிந்தது சார்ந்து இல்லை ஒளி தீவிரம் மற்றும் அதன் அதிர்வெண்ணுக்கு நேர் விகிதாசாரம் . இப்படித்தான் நான் பிறந்தேன் ஒளிமின் விளைவு பிரச்சனை . மேக்ஸ்வெல்லின் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் அடிப்படையில் லெனார்டின் சோதனைகளின் முடிவுகளை விளக்குவது சாத்தியமில்லை!

படம் 3.2 ஒளிமின்னழுத்த விளைவை விரிவாகப் படிக்க உங்களை அனுமதிக்கும் அமைப்பைக் காட்டுகிறது.

மின்முனைகள், ஒளிக்கோடு மற்றும் நேர்மின்முனை , வைக்கப்பட்டது பலூன், அதில் இருந்து காற்று வெளியேற்றப்பட்டுள்ளது. ஃபோட்டோகேதோட் மூலம் ஒளி வழங்கப்படுகிறது குவார்ட்ஸ் ஜன்னல் . குவார்ட்ஸ், கண்ணாடி போலல்லாமல், புற ஊதா கதிர்களை நன்றாக கடத்துகிறது. ஃபோட்டோகேடோட் மற்றும் அனோட் அளவீடுகளுக்கு இடையிலான சாத்தியமான வேறுபாடு (மின்னழுத்தம்). மின்னழுத்தமானி . அனோட் சர்க்யூட்டில் உள்ள மின்னோட்டம் ஒரு உணர்திறன் மூலம் அளவிடப்படுகிறது மைக்ரோஅமீட்டர் . மின்னழுத்தத்தை சீராக்க சக்தி பேட்டரி இணைக்கப்பட்டுள்ளது rheostat ஒரு நடுப்புள்ளியுடன். ரியோஸ்டாட் மோட்டார், மைக்ரோஅம்மீட்டர் மூலம் அனோடுடன் இணைக்கப்பட்ட நடுப்புள்ளிக்கு எதிரே இருந்தால், ஃபோட்டோகேத்தோடிற்கும் அனோடிற்கும் இடையிலான சாத்தியமான வேறுபாடு பூஜ்ஜியமாகும். ஸ்லைடரை இடதுபுறமாக மாற்றும் போது, ​​எதிர்மின்வாயில் திறன் எதிர்மின்வாயிலுடன் ஒப்பிடும்போது எதிர்மறையாகிறது. ரியோஸ்டாட் ஸ்லைடரை நடுப்புள்ளியில் இருந்து வலப்புறம் நகர்த்தினால், நேர்மின்முனைத் திறன் நேர்மறையாக மாறும்.

ஒளிமின்னழுத்த விளைவைப் படிப்பதற்கான நிறுவலின் தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு, ஒளிச்சேர்க்கையால் உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் பற்றிய தகவலைப் பெற அனுமதிக்கிறது.

மின்னோட்டம்-மின்னழுத்த குணாதிசயம் என்பது கேத்தோடு மற்றும் அனோட் U க்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தத்தில் ஒளிமின்னழுத்தம் i சார்ந்திருப்பதாகும். ஒளியுடன் ஒளிரும் போது, ​​அதிர்வெண் vஒளிமின்னழுத்த விளைவு ஏற்படுவதற்கு இது போதுமானது, தற்போதைய மின்னழுத்த பண்பு படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள வரைபடத்தின் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது. 3.3:

இந்த குணாதிசயத்திலிருந்து, நேர்மின்முனையில் ஒரு குறிப்பிட்ட நேர்மறை மின்னழுத்தத்தில், ஒளிமின்னழுத்தம் i செறிவூட்டலை அடைகிறது. இந்த வழக்கில், ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு ஃபோட்டோகேடோட் மூலம் உமிழப்படும் அனைத்து எலக்ட்ரான்களும் அதே நேரத்தில் நேர்மின்முனையில் விழுகின்றன.

U = 0 இல், சில எலக்ட்ரான்கள் அனோடை அடைந்து ஒரு ஒளி மின்னோட்டத்தை i 0 உருவாக்குகின்றன. நேர்மின்முனையில் சில எதிர்மறை மின்னழுத்தத்தில் - U பின் - ஒளிமின்னழுத்தம் நிறுத்தப்படும். இந்த மின்னழுத்த மதிப்பில், ஃபோட்டோகேத்தோடில் (mv 2 max)/2 ஒளிமின்னழுத்தத்தின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல் மின்சார புலத்தின் சக்திகளுக்கு எதிராக வேலை செய்வதில் முழுமையாக செலவிடப்படுகிறது:

இந்த சூத்திரத்தில், m e என்பது எலக்ட்ரானின் நிறை; v அதிகபட்சம் - ஃபோட்டோகேடோடில் அதன் அதிகபட்ச வேகம்; e என்பது எலக்ட்ரான் சார்ஜின் முழுமையான மதிப்பு.

இவ்வாறு, பின்னடைவு மின்னழுத்தத்தை U மீண்டும் அளவிடுவதன் மூலம், ஒளிக்கோட்டிலிருந்து புறப்பட்ட உடனேயே இயக்க ஆற்றலை (மற்றும் எலக்ட்ரானின் வேகம்) கண்டறியலாம்.

என்பதை அனுபவம் காட்டுகிறது

1)ஃபோட்டோகேடோடில் இருந்து வெளிப்படும் எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் (மற்றும் அவற்றின் வேகம்) ஒளியின் தீவிரத்தைச் சார்ந்தது அல்ல! ஒளியின் அதிர்வெண் மாறும்போது vயு பேக் கூட மாறுகிறது, அதாவது. ஃபோட்டோகேத்தோடிலிருந்து வெளியேறும் எலக்ட்ரான்களின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல்;

2)எலக்ட்ரான்களின் அதிகபட்ச இயக்க ஆற்றல், ஃபோட்டோகேத்தோடில்,(எம்வி 2 அதிகபட்சம்)/2 , ஃபோட்டோகேதோடை ஒளிரச் செய்யும் ஒளியின் அதிர்வெண் v க்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும்.

பிரச்சனைகருப்பு உடல் கதிர்வீச்சைப் போலவே, அது இருந்தது கிளாசிக்கல் இயற்பியல் (மேக்ஸ்வெல்லியன் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ்) அடிப்படையிலான ஒளிமின்னழுத்த விளைவுக்கான கோட்பாட்டு கணிப்புகள் சோதனை முடிவுகளுக்கு முரணானது. கிளாசிக்கல் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸில் ஒளி தீவிரம் I என்பது ஒரு ஒளி அலையின் ஆற்றல் ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்தி ஆகும். முதலில், இந்தக் கண்ணோட்டத்தில், ஒரு ஒளி அலை மூலம் எலக்ட்ரானுக்கு மாற்றப்படும் ஆற்றல் ஒளியின் தீவிரத்திற்கு விகிதாசாரமாக இருக்க வேண்டும். அனுபவம் இந்த கணிப்பை உறுதிப்படுத்தவில்லை. இரண்டாவதாக, கிளாசிக்கல் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸில் நேரடி விகிதாசாரத்திற்கு எந்த விளக்கமும் இல்லை இயக்க ஆற்றல்எலக்ட்ரான்கள்,(எம்வி 2 அதிகபட்சம்)/2 , ஒளி அதிர்வெண் v.