إحدى النتائج التجريبية التي لفتت انتباه العلماء في أواخر القرن التاسع عشر كانت الدراسة من الضوء المنبعث من الأجسام عندما تكون شديدة الحرارة ، مثل "الحديد الساخن" أو حتى الفحم فيها الجمر. كان الحدادون في ذلك الوقت يعرفون بالفعل أنه عندما يتحول الحديد إلى اللون الأحمر ، كانت درجة حرارته حوالي 1000 كلفن ، مما يسهل العمل.
من أجل دراسة الضوء المنبعث من الأجسام الساخنة ، تم اقتراح نموذج كانت الفكرة فيه إجراء حسابات فقط على الإشعاع الناتج عن التحريض الحراري للجسم. مثل هذا الجسم يجب أن يمتص كل الإشعاع الذي يصل إليه ، ولا يستطيع أن يعكسه. وبالتالي ، يجب أن يكون الجسم أسود بالكامل ، ومن هنا جاء اسم النموذج: إشعاع الجسم الأسود.
عند النظر إلى الماضي ، مع الأخذ في الاعتبار ما نعرفه اليوم ، يمكننا أن نؤكد أن دراسة إشعاع الجسم الأسود تشير إلى ظهور ميكانيكا الكم.
أولاً ، علينا أن نفهم حقًا ما هو إشعاع الجسم الأسود. عندما نقوم بتسخين الجسم ، يبدأ في إصدار إشعاع كهرومغناطيسي. وبالتالي ، يمكننا القول أن طيف هذا الإشعاع يعتمد على درجة حرارة الجسم. على سبيل المثال ، ينتج فرن صناعة الصلب أو الشمس إشعاعًا من خلال التحريض الحراري. إذا نظرنا إلى الفحم الملتهب ، فسنرى بالفعل إشعاع الجسم الأسود من جسم في درجة حرارة عالية جدًا.
مصباح خيط
مثال على إشعاع الجسم الأسود الذي لدينا في الحياة اليومية هو المصباح الخيطي. عندما يمر تيار كهربائي عبر خيوط المصباح ، فإنه يسخن بتأثير جول ويتصرف عمليا مثل الجسم الأسود. عندما تقترب درجة الحرارة من 2000 كلفن ، تنبعث بعض الطاقة كضوء مرئي يستخدم للإضاءة. ومع ذلك ، فإن جزءًا كبيرًا من الطاقة الحرارية ينبعث في طيف الأشعة تحت الحمراء ولا يستخدم في الإضاءة.
من أجل زيادة كفاءة الإضاءة للمصباح الكهربائي ، من الضروري زيادة درجة حرارة الفتيل. لكي ينتج ضوءًا مشابهًا لأشعة الشمس ، يجب أن يعمل الخيوط عند درجة حرارة مماثلة لسطح الشمس ، والتي تبلغ حوالي 5700 كلفن. تبلغ درجة حرارة انصهار التنغستن المستخدم في صناعة خيوط المصابيح 3137 كلفن.
بقلم دوميتيانو ماركيز
تخرج في الفيزياء
فريق مدرسة البرازيل
الفيزياء الحديثة - الفيزياء - مدرسة البرازيل
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/radiacao-corpo-negro.htm