Иссиқлик нурланиши

Иссиқлик нурланиши
Табиатда нур чиқиш ҳодисалари жуда кўпдир. Нурланиш химиявий реакция натижасида, газлардан электр токи ўтиш жараѐнида, қаттиқ жисмларни тезлатилган электронлар дастаси билан бомбардимон қилинганда, ва ниҳоят, жисмлар ҳароратини кўтарганимизда ҳосил бўлади.
Нурланишнинг энг кўп тарқалган тури – жисмларни қиздиришда пайдо бўладиган нурланишдир. Бу иссиқлик нурланиши деб аталади. Иссиқлик нурланиши ихтиѐрий ҳароратда вужудга келиб, паст ҳароратларда инфрақизил нур кўринишида, юқори ҳароратларда қизғиш, зарғалдоқ ва оқ ѐруғлик нурлари кўринишида намоѐн бўлади.
Иссиқлик нурланиши жараѐни жисмнинг ҳарорати билан мувозанат ҳолатида содир бўлади. Бу ҳолда, жисмнинг ҳарорати ортиши билан, унинг нурланиш жадаллиги ҳам ортиб боради. Мувозанатда бўлган ҳолат ва жараѐнларга термодинамика қонунларини қўллаш мумкин.
Иссиқлик нурланишини тавсифлаш учун баъзи катталикларни аниқлаб оламиз.
Нурланаѐтган жисмнинг бирлик сиртидан ^{(S 1м2 )} барча йўналишлар бўйлаб ( = 2 фазовий бурчак) чиқаѐтган энергия оқими жисмнинг энергиявий ѐритувчанлиги R_э деб аталади.
Бирор сиртга нурланиш оқими тушганда бу нурланишнинг бир қисми сиртдан қайтади, бир қисми синиб ўтиб кетади ва қолган қисми жисмда ютилади.
Демак, тушувчи нурланиш оқими ҳар учала оқимлар йиғиндисидан иборатдир:

Оддий ўзгаришларни бажарсак, қуйидаги ифодага эга бўламиз:



_Бу ерда _{– жисмнинг нур қайтариш коэффициенти,
нур ютиш коэффициенти ва - нур ўтказиш коэффициенти деб} аталади.
Шаффоф жисмларда, бу коэффициентларнинг йиғиндиси 1 га тенг бўлади
а D 1 ^,
га тенг бўлади. Агарда жисмнинг ютиш коэффициенти ҳам нолга тенг бўлса, яъни а = 0, у ҳолда

1
тенг бўлиб, жисм абсолют оқ жисм деб аталади ва тушувчи нурланишнинг барчасини қайтаради.

Агарда а = 1 шарт бажарилса, бундай жисм абсолют қора жисм деб аталади.
Агарда,  бирдан кичик бўлиб, унинг нур ютиш қобилияти ҳамма частоталар учун бир хил бўлса (a = const), бундай жисм кул ранг жисм деб аталади.
Тажрибадан маълум бўлишича, жисмларнинг нур чиқариш қобилияти (r) жисмнинг температурасига ва нурланиш частотасига боғлиқдир. Нур чиқариш қобилияти маълум бўлган ҳолда энергиявий ѐритувчанликни ҳисоблаш мумкин:

Ихтиѐрий жисмнинг нур чиқариш ва нур ютиш қобилиятлари ўртасида аниқ боғланиш Кирхгоф қонуни деб аталади: нур чиқариш ва ютиш қобилиятларининг ўзаро нисбати жисмларнинг табиатига боғлиқ бўлмай, ҳамма жисмлар учун частота ва температуранинг универсал функциясидир

Абсолют қора жисмда ^a_T ^1 бўлгани учун

тенгликка эга бўламиз.
Демак, Кирхгофнинг универсал функцияси абсолют қора жисмнинг нур чиқариш қобилиятининг ўзидир.


^{f (,T)} функциянинг кўринишини назарий келтириб чиқариш жуда мураккаб масаладир.
Стефан (1879 й.) тажриба натижаларини таҳлил қилиб, исталган жисмнинг энергиявий ѐритувчанлиги абсолют ҳароратнинг тўртинчи даражасига пропорционал, деган хулосага келди.
Больцман бу ишларни давом этдириб, термодинамик мулоҳазаларга таяниб, абсолют қора жисмнинг энергиявий ѐритувчанлиги учун қуйидаги ифодани келтириб чиқарди:

Бу ифода Стефан - Больцман қонуни,  = 5,710^-8 Вт/м²град⁴ эса, Стефан - Больцман доимийси деб аталади.
Стефан - Больцман қонуни энергиявий ѐритувчанликнинг ҳароратга боғлиқлигини кўрсатиш билан, спектрал тақсимот функциясини ҳам аниқлаш имконини беради.
Ўз навбатида, Вин электромагнит назария қонунларидан фойдаланиб, тақсимот функцияси учун қуйидаги ифодани таклиф этди:



Бу ерда - частотанинг температурага нисбатининг номаълум
функциясидир.
Нурланиш спектри максимумининг тўлқин узунлигининг абсолют температурага кўпайтмаси доимий катталикдир.

ва бу ифода Виннинг силжиш қонуни деб аталади. Бу ерда

Релей ва Джинс энергиянинг эркинлик даражаси бўйича тенг тақсимланишини ҳисобга олиб ^{f (,T)} функциянинг аниқ кўринишини келтириб чиқардилар.



Релей –Джинс ифодаси фақат катта тўлқин узунликларида тажриба натижалари билан мос келади, кичик тўлқин узунликлар учун мутлақо зид натижага олиб келади 158-rasm.