نظریه کوانتومی

نظریه کوانتومی: این نظریه توسط پلانک ارائه شد، نخستین نظریه از زنجیره نظریه هایی است که مبانی مکانیک کوانتومی را تشکیل می دهد.

تابش گرمایی: گسیل موج الکترومغناطیس از سطح جسم ها را تابش گرمایی می نامند.

طیف پیوسته: اگر بین طول موج هایی که در یک طیف وجود دارد، فاصله نباشد، طیف را پیوسته می نامند.

نکته: تابش گسیل شده از هر جسم به دمای آن و برخی از خصوصیات سطح آن بستگی دارد. همه طول موج ها از فروسرخ و مرئی و فرا بنفش بصورت یک طیف پیوسته وجود دارد.

در دماهای پایینی مانند دمای اتاق یا کمی بالاتر بیشتر تابش گسیل شده دارای طول موج هایی در ناحیه فروسرخ است، به همین دلیل ما نمی توانیم آنرا مشاهده کنیم.

هر چه دما بیشتر باشد، طول موج هایی که بیش از همه تابش می شود به تدریج از طول موج بلند به طول موج کوتاه تر و بطرف نور مرئی نزدیک می شود، وقتی به اندازه کافی دما بالا رود، نور قرمز گسیل می شود. در دماهای بالاتر، اجسامی مانند رشته تنگستن داغ درون لامپ روشن نور سفید (تمام طول موج های پیوسته نور مرئی) را گسیل می کند.

از سطح هر جسمی همواره انرژی تابشی گسیل می شود و مقداری از انرژی فرودی را جذب می کند یا از خود عبور می دهند.

ضریب جذب: نسبت انرژی تابشی جذب شده توسط جسم به انرژی فرودی را ضریب جذب آن می نامند.

نکته: ضریب جذب به ویژگی های سطح آن جسم بستگی دارد و برای طول موج های متفاوت یکسان نیست، (برای هر طول موجی ضریب جذب خاصی وجود دارد.)

نکته: همواره از یک کوچکتر است. و یکای اندازه گیری ندارد.

جسم سیاه: جسمی است که ضریب جذب آن یک باشد، یعنی تمام انرژی فرودی را جذب می کند.

شدت تابش: مقدار کل انرژی موج های الکترو مغناطیسي ای که در بازه زمانی یک ثانیه از واحد سطح آن جسم گسیل می شود، هر چه ضریب جذب بیشتر باشد شدت تابش بیشتر می شود یکای شدت تابشی می باشد.

جسم سیاه بهترین گسیلنده موج های الکترومغناطیس و بهترین جذب کننده ی این موج ها می باشد، جسم سیاه مانند یک جسم تو خالی و سوراخ ریز است، که موج تابشی از سوراخ ریز وارد شده و دیگر خارج نمی شود.

تابندگی : مقدار انرژی موج های الکترومغناطیسی با طول موج های بین که در واحد زمان از واحد سطح گسیل می شود.

نکته: تابندگی را با نشان می دهند و به دما بستگی دارد و یکای آن می باشد.

قانون ویلهلم وین: هر چه دمای جسم سیاه بیش تر باشد، بیشینه منحنی، یعنی طول موجی که با بیش ترین تابندگی گسیل می شود، به طرف طول موج های کوتاه تر می رود، علاوه بر این با افزایش دما، شدت تابشی کل گسیل شده بیش تر می شود.

T: دما بر حسب کلوین : طول موج مربوط به تابندگی بیشینه

ناتوانی فیزیک کلاسیک در توجیه نظری تابش جسم سیاه:

طبق پیش بینی فیزیک کلاسیک، مقدار انرژی تابشی گسیل شده با طول موج بسیار کوتاه، نامتناهی می شود. در شکل زير خط پر مربوط به اندازه گیری تجربی و خط چین، پیش بینی نظریه کلاسیکی است، مشاهده می شود که، نظریه کلاسیکی قادر به توجیه نتایج آزمایش تجربی نیست.

کمیت کوانتومی: کمیت های گسسته را کوانتومی می نامند مانند بار الکتریکی (q=ne).

نظریه پلانک درباره تابش: انرژی گسیل شده، مضرب درستی از یک مقدار پایه است و این مقدار به بسامد موج الکترومغناطیس بستگی دارد.

: بسامد نور گسیلی ، n تعداد کوانتوم

الکترون ولت: یکای دیگری برای انرژی می باشد، زیرا ژول يکای بزرگی است و در مباحث اجزای سازنده اتم ها، مناسب نمی باشد.

یک الکترون ولت، برابر است با تغییر مقدار انرژی یک الکترون تحت ولتاژ یک ولت است.

یک ژول برابر است با الکترون ولت.

ثابت پلانک بر حسب الکترون ولت ثانیه می باشد.