54. Абсолют қара дененің сəуле шығару заңдары. Стефан-Больцман заңы.

1.Стефан – Болцман заңы.Абсолют қара дененің толық жарқырауы (R) oның төртке дəрежеленген абсолют температурасына пропорционал

мұндағы - шымқай қара дененің сәулеленуі (жарқырауы);- термодинамикалық температура;- Стефан-Больцман тұрақтысы. Сұр дене жағдайында:

мұндағы - сұр дененің қаралық коэффициенті.

Бұл заңды алғаш эксперимент жасап Стефан, одан соң теория жүзінде Больцман тағайындаған.

2. Виннің заңы. Абсолют қара дененің спектрлік сəуле шығарғыштық қабілетінің максимал мəніне сəйкес келетін толқын ұзындығы max λ оның Т абсолют температурасына кері пропорционал: мұндағы - сәулелену энергиясының максимумы келетін толқын ұзындығы;- Виннің тұрақтысы.

Бұл заңды 1877 жылы Вин тағайындаған.

3. Абсолют қара дененің спектрлік сəуле шығарғыштық қабілетінің максимал мəні λ r оның беске дəрежеленген Т абсолют температурасына пропорционал. Планктың формуласы:

мұндағы - шымқай қара дененің сәулеленуінің спектрлік тығыздығы;- толқын ұзындығы;- вакуумдегі жарық жылдамдығы;- Больцманның тұрақтысы;- термодинамикалық температура.

• Берілген температура кезіндегі сәуллеленудің максималь спектрлік тығыздығы:

мұндағы

Жарықтың фазалық жəне топтық жылдамдығы. Тəжірибе жасап жарықтың əр түрлі ортада таралу жылдамдықтарын өлшеп тауып, оларды бір-бірімен салыстыруға болады. Майкельсонның өлшеуішіне жарықтың вакуумдағы жылдамдығының күкіртті көміртегіндегі жылдамдығына қатынасы 1,76-ға тең, ал күкіртті көміртегінің жарық сындыру көрсеткіші n=1,64. Толқындық теория бойынша заттың жарық сындыру көрсеткіші жарықтың вакуумдағы жылдамдығы қатынасына тең. Олай болса, күкіртті көміртегіне келгенде бұл қағида орындалмай отыр. Мұның себебі: жарық жылдамдығы деген күрделі ұғым; тəжірибе жасап өлшеп табатын жарық жылдамдығы мен жарықтың сыну заңында айтылатын жарық жылдамдығы екі түрлі жылдамдық. Нақтылы жарық толқындары шектеулі уақыт болатын шақтау толқындар, олар нағыз монохромат толқындар болып табылмайды. Бірақ сондай толқындардың нағыз монохромат толқындардан құрылған күрделі толқындар деп қарастыруға болады. Сондай күрделі толқын кəдімгі мөлдір ортада таралғанда оның əрбір монохромат құраушыларының жылдамдықтары əр түрлі,яғни толқынның фазалық жылдамдығы толқынның ұзындығына тəуелді болады.Осындай тəуелділік (дисперсия) білінетін орта дисперсиялаушы орта деп аталады. Бұл жағдайда фазалық жылдамдықпен қатар толқынның топтық

жылдамдығы делінетін жылдамдық қарастырылады. Топтық жылдамдық (u) деп жеке монохромат толқындар қосылысу нəтижесінде пайда болған күрделі толқынның тербеліс максимумы таралатын жылдамдық айтылады. Есептеп келгенде бір бағытта таралған толқын ұзындықтары мен таралу жылдамдықтарының мəндері бір-біріне өте жақын екі синусоидалық толқынның құрылған бір топ толқынның топтық жылдамдығы (u) былай өрнектеледі:

U=v-ʎ u = v − dv .мұндағы v – толқынның фазалық жылдамдығы, λ - толқын ұзындығы. Егер> 0 dv , яғни λ ұзарғанда v артатын болса, онда топтық жылдамдық фазалық жылдамдықтан кем болады; егер

dv болса, яғни λ ұзарғанда v кемитін болса,онда топтық жылдамдық фазалық жылдамдықтан артық болады. Егер болса, онда топтық жылдамдық пен фазалық жылдамдық тең болады.Жарық вакуумда таралғанда оның топтық жəне фазалық жылдамдығы бірдей (с) болады. Жарықтың ауада таралу жылдамдығының толқын ұзындығына тəуелділігі болымсыз аз, сондықтан ауада жарықтың топтық жылдамдығы мен фазалық жылдамдығын тең деп санауға болады.Жоғарыда баяндалған əдістер қолданылғанда жарықтың топтық жылдамдығы өлшеніледі. Майкельсон тəжірибесінде де жарықтың күкіртті көміртегіндегі топтық жылдамдығы (u) өлшенілген, оның шамасы жарықтың күкіртті көміртегіндегі фазалық жылдамдығы (v) шамасынан кем, сондықтан бұл жағдайдарасында да Майкельсонның өлшеуінше:

Жарықтың сыну заңынша

Неміс ғалымы Кирхгоф (1859ж.) термодинамика заңдарына сүйеніп, дененің сəуле шығарғыштық қабілетінің оның сəуле жұтқыштық қабілетіне қатынасы сол температурадағы абсолют қара дене сəуле шығарғыштық қабілетіне тең екендігін тағайындады,

Дененің сəуле шығарғыштық қабілетінің оның сəуле жұтқыштық қабілетіне қатынасы дененің табиғатына байланысты емес, барлық денелерге бірдей, сəуле толқыны ұзындығы мен температураға тəуелді универсал функция болады, ол абсолют қара дененің сəуле шығарғыштық қабілетіне тең.