Ana Sayfa Fizik Kara Cisim Işıması Nedir ?

Kara Cisim Işıması Nedir ?

2039
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 5 "  dakikada okuyabiliriniz.
Siyah Cisim Işıması
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Bir siyah cisim üzerine düşen ve bütün diğer ışınımları soğuran, bu yüzden de siyah görünen ışınlardır. Bu cisim ısıtıldığı zaman termal ışınım denen bir ışınım yayar. düşük sıcaklıklarda bu ışınım gözle görülemeyecek şekildedir.

Sıcaklık arttıkça bu cisim kızarmaya başlar. daha yüksek sıcaklıklara geldiğinde ise beyaz ışık yaymaya başlar. klasik olarak bu olay şu şekilde açıklanır;

Sıcak bir nesnedeki elektronların titreşim hızları sıcaklıga baglıdır ama hepsi tam olarak aynı hızda hareket etmez. Çogu ortalama bir hızla salınır, fakat bazısı bir parça daha fazla enerjiye sahiptir ve daha hızlı titreşir, bazısı da daha az enerjiye sahiptir ve daha yavaş salınır. ortalama deger etrafında daima bir enerji dagılımı vardır.

Çok yüksek frekanslarda (kısa dalga boyunda) bir kuantum(enerji paketçiği) için gereken enerji o oranda büyüktür. sıcak bir nesnedeki yüklü parçacıkların (salınan elektronlar) çok azı bir kuantum oluşturacak enerjiye sahip olur. dolayısıyla birkaç tane kısa dalga paketçik yayılır.
diger uçta, düşük enerjili paketçikler için ona karşılık gelen ışımayı oluştracak pek çok elektron mevcuttur ama söz konusu enerjiler çok cılızdır.

Fakat ortada, cismin sıcaklıgına karşılık gelen frekansta paketçikleri oluşturabilecek çok sayıda elektron bulunacaktır ve her bir paketçikte kızıllık oluşturacak ölçüde enerji olacaktır. Sıcaklıkla ışımanın kendine özgü dalga boyu arasındaki bağıntıya kara cisim yasası, bu karakteristik ışımaya da kara cisim ışıması denir. kara cisim denmesinin nedeni ışımanın siyah bir yüzey tarafından sogurulmasında da aynı kurallar geçerli olmasıdır.

Biz cisimleri, yansıttıkları ışık sayesinde görebilmekteyiz. Şayet bir cismin yüzeyi, üzerine düşen ışığı tamamen soğuruyor ve hiç yansıtmıyorsa o cismi görmemiz mümkün olamaz. Yüzeyinin üzerine düşen tüm ışınım enerjisini soğuracak nitelikte yani ışığı hiç yansıtmayan cisimlere “kara cisim” ve cismin yaptığı ışınıma da “kara cisim ışınımı” denmektedir. Kara cisim tamamen matematiksel bir olgudur. Çünkü, evrendeki her cisim üzerine düşen ışığın bir bölümünü soğurmakta ve bir kısmını da yansıtmaktadır.

Mükemmel soğurucu, yani üzerine düşen ışınımın tamamını soğuran bir malzeme söz konusu değildir. Çevrelerine göre çok yüksek sıcaklıklara sahip cisimlerin saldıkları ışınım miktarı da onların yüzeyine dışarıdan gelen ışınım miktarından çok fazla olacaktır. Böylece bu cisimlerin üzerlerine düşen ışınımdan soğurmayıp yansıttıkları kısım, kendi ışınımlarının çok daha küçük bir kesri kadar olacağından onun ışınımını kara cisim ışınımı ile temsil ettiğimizde fazlaca bir hata yapmış olmayız.

Yıldızların yüzey sıcaklıkları çok yüksektir. Üstelik onlar diğer gök cisimlerinden çok uzak olduklarından yüzeylerine düşen ışınım enerjileri oldukça küçüktür. Bu nedenle, yıldızların ışınımları büyük bir yaklaşıklıkla kara cisim ışınımı olarak ifade edilebilir.

Kara Cisim Işımasının Sonuçları

  • Kara cisimde yer alan çok küçük delikten çıkan ışıma veya enerji, dalgaboyu ile sıcaklıkla değişir. Artan sıcaklıkla beraber enerji artarken dalga boyu da azalır. İşte bu azalmayı açıklayan yasaya Wien kayma yasası denir.
  • Delikten çıkan ışınımın şiddeti deliğin şekline ve cinsine bağlı değildir. Wien yasasının sonucu böylece tüm kara cisimler için aynı oluyor.
  • Kara cisimlerden yayımlanan ışınımın şiddeti her dalga boyunda ve aynı sıcaklıkta tutulan maddesel bir yüzeyden yayınlanan ışınımdan daha büyüktür.

Kara Cisim Işımasına Örnekler

İlk olarak Güneş’i örnek verebiliriz. 6000 Kelvin gibi bir sıcaklıkta Güneş ışıma yaptığı için kara cisime en iyi sayılabilecek örneklerden biridir. 2000 K civarında olan bir kor da ve aslında en çarpıcı örnek olarak insan örnek gösterilebilir. İnsan vücudu 310 K sıcaklığındadır. Ya evren, o da bir kara cisimdir: 3 K sıcaklığa sahip kozmik fon (arta kalan) ışıması yapmaktadır evren.

Kaynaklar:

  1. Fizik 3,Serway-Beichner,Çeviri Editörü: Prof.Dr.Kemal ÇOLAKOĞLU,Palme Yayıncılık
  2. https://www.britannica.com/science/blackbody
  3. https://phys.libretexts.org/Bookshelves/University_Physics/Book%3A_University_Physics_(OpenStax)/Map%3A_University_Physics_III_-Optics_and_Modern_Physics(OpenStax)/6%3A_Photons_and_Matter_Waves/6.1%3A_Blackbody_Radiation

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz