Μέλαν σώμα λέγεται εκείνο που απορροφά όλη την ακτινοβολία που πέφτει πάνω του. Η ακτινοβολία που εκπέμπει εξηγήθηκε το 1900 από τον Planck, με την υπόθεση ότι η ενέργεια των ταλαντούμενων ατόμων παίρνει μόνο τιμές E = n·h·f.
Γ΄ Λυκείου · Φυσική · 30 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Ένα σώμα φαίνεται επειδή επανεκπέμπει μέρος του φωτός που δέχεται· τα μήκη κύματος που επανεκπέμπει δίνουν το χρώμα του. Αν τα επανεκπέμπει όλα φαίνεται λευκό, αν τα απορροφά όλα μαύρο.
Μέλαν σώμα είναι το σώμα που απορροφά την ακτινοβολία σε όλες τις συχνότητες· στην πράξη, ένα αντικείμενο με αιθαλωμένη επιφάνεια.
Κάθε σώμα, σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, εκπέμπει θερμική ακτινοβολία. Ένταση της ακτινοβολίας I είναι η ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας και χρόνου, σε W/m², και εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Το μέλαν σώμα εκπέμπει σε όλο το φάσμα, αλλά κυρίως γύρω από ένα μήκος κύματος αιχμής λmax· γύρω στους 1000 K κυρίως στο υπέρυθρο, σε ψηλότερες θερμοκρασίες προς το ορατό. Ισχύει λmax·T = σταθερό (νόμος μετατόπισης του Wien).
Η κλασική ιδέα ότι τα άτομα ταλαντώνονται σαν δίπολα και ακτινοβολούν δεν εξήγησε τα πειραματικά δεδομένα.
Το 1900 ο Planck εξήγησε το φαινόμενο: η ενέργεια του ταλαντούμενου ατόμου παίρνει μόνο τις τιμές En = n·h·f (n ο κβαντικός αριθμός), με h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s τη σταθερά του Planck· και η ενέργεια που ανταλλάσσει ως ακτινοβολία είναι διακριτή.
Απορροφώντας κβάντο E = h·f το άτομο ανεβαίνει μία ενεργειακή στάθμη, εκπέμποντας κατεβαίνει· όσο μένει σε μια στάθμη ούτε εκπέμπει ούτε απορροφά. Σε ελατήριο του μακρόκοσμου το κβάντο είναι τόσο μικρό και το n τόσο μεγάλο που η κβάντωση δεν ανιχνεύεται.
Πρόσωπα
Max Planck
εξήγησε την ακτινοβολία του μέλανος σώματος με τα κβάντα (1900)
Wien
ο νόμος μετατόπισης λmax·T = σταθερό φέρει το όνομά του
Σώμα που απορροφά κάθε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που δέχεται, σε όλες τις συχνότητες. Στην πράξη μπορεί να είναι ένα αντικείμενο με επιφάνεια καλυμμένη με αιθάλη.
Τι λέει ο νόμος μετατόπισης του Wien;
Ότι λmax·T = σταθερό: όσο ανεβαίνει η απόλυτη θερμοκρασία ενός μέλανος σώματος, το μήκος κύματος όπου εκπέμπει τη μεγαλύτερη ενέργεια μετακινείται σε μικρότερες τιμές, από το υπέρυθρο προς το ορατό.
Ποιες ήταν οι δύο υποθέσεις του Planck;
Πρώτη: η ενέργεια ενός ταλαντούμενου ατόμου παίρνει μόνο τις τιμές En = n·h·f, με n θετικό ακέραιο. Δεύτερη: η ενέργεια που απορροφά ή εκπέμπει ένα άτομο ως ακτινοβολία παίρνει επίσης μόνο διακριτές τιμές.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.