فيديو السؤال: فهم نماذج إشعاع الجسم الأسود الفيزياء

يوضح الشكل منحنيين، كل منهما يمثل طيف انبعاث الأشعة الكهرومغناطيسية المتوقع من جسم أسود حسب نموذج مختلف لإشعاع الجسم الأسود. أي المنحنيين يوافق بشكل أفضل نموذجًا لأشعة الجسم الأسود؛ حيث يزداد عدد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة بواسطة الجسم الأسود كلما قل الطول الموجي للموجات، ولا يتأثر عدد هذه الموجات بأي عوامل أخرى؟ في حالة الأطوال الموجية الأكبر من طول موجة القمة للطيف الموضح بواسطة المنحنى الأزرق، كيف يتغير الفرق بين الشدة المتوقعة لأطوال موجية معينة بواسطة النموذجين كلما زاد الطول الموجي؟ (أ) يزداد الفرق في الشدة (ب) يقل الفرق في الشدة

٠٤:٥٥

‏نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل منحنيين، كل منهما يمثل طيف انبعاث الأشعة الكهرومغناطيسية المتوقع من جسم أسود حسب نموذج مختلف لإشعاع الجسم الأسود. أي المنحنيين يوافق بشكل أفضل نموذجًا لأشعة الجسم الأسود؛ حيث يزداد عدد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة بواسطة الجسم الأسود كلما قل الطول الموجي للموجات، ولا يتأثر عدد هذه الموجات بأي عوامل أخرى؟

بإلقاء نظرة على الشكل، نرى هذين المنحنيين: أحدهما باللون الأرجواني، والآخر باللون الأزرق. علمنا من السؤال أن كلًّا منهما يمثل طيف انبعاث الأشعة الكهرومغناطيسية المتوقع من جسم أسود، حسب نماذج مختلفة لإشعاع الجسم الأسود. إذن وفقًا لأحد النموذجين، سنحصل على المنحنى الأرجواني. ووفقًا للنموذج الآخر، سنحصل على المنحنى الأزرق.

المطلوب منا في السؤال هو تحديد المنحنى الذي يوضح زيادة عدد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة كلما قل الطول الموجي للموجات. لنفكر قليلًا في تناقص الطول الموجي. يمثل المحور الأفقي الأطوال الموجية لهذين المنحنيين. يعني التناقص في الطول الموجي التحرك في هذا الاتجاه على طول التمثيل البياني. وعندما نفعل ذلك، إذا اتبعنا المنحنى الأرجواني، فسنجد أن تناقص الطول الموجي يشير إلى زيادة الشدة. ثم إذا اتبعنا المنحنى الأزرق، يبدو أن الأمر نفسه يحدث، حتى نقطة محددة.

على المنحنى الأزرق، بمجرد تجاوز الطول الموجي المتناقص هذه القيمة المشار إليها بالرمز ‪𝜆‬‏، نرى أن شدة الإشعاع المتوقعة بواسطة هذا النموذج تقل. في الحقيقة، نلاحظ أن المنحنى ينخفض كثيرًا بحيث يصل في النهاية إلى الصفر. ومن ثم، بغض النظر عن مقدار الطاقة العالي لكل موجة منبعثة، يوافق المنحنى الأزرق نموذجًا لا تنبعث فيه أي موجات عندما يكون الطول الموجي قصيرًا بما يكفي.

ومن ناحية أخرى، وفقًا للمنحنى الأرجواني، يبدو أن عدد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة يزداد دون حد كلما قل الطول الموجي. من بين هذين المنحنيين، نرى أن المنحنى الأرجواني فقط هو الذي يزداد في الشدة كلما قل الطول الموجي. وهذا يوافق عدد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة بواسطة الجسم الأسود في هذا النموذج. وهذا يجيب عن الجزء الأول من السؤال. والآن لننتقل إلى الجزء الثاني.

في حالة الأطوال الموجية الأكبر من الطول الموجي الواقع عند القمة الموضح بواسطة المنحنى الأزرق، كيف يتغير الفرق بين الشدة المتوقعة لأطوال موجية معينة بواسطة النموذجين كلما زاد الطول الموجي؟ (أ) يزداد الفرق في الشدة. (ب) يقل الفرق في الشدة.

حسنًا، نحن نتحدث عن الأطوال الموجية الأكبر من الطول الموجي الواقع عند القمة الموضح بواسطة المنحنى الأزرق. ويوجد هذا الطول الموجي للقمة هنا. ونحن ندرس الأطوال الموجية الأطول من هذا الطول. مع انتقالنا إلى الأطوال الموجية الأطول، نقارن شدة هذه الأطوال المعطاة بواسطة هذين النموذجين. ونرى كيف تتغير الشدة مع زيادة الطول الموجي.

يمكننا أن نلاحظ أنه عند تتبع المنحنى الأزرق، بدءًا من الطول الموجي الواقع عند القمة الذي يمثله المنحنى، نحصل على هذا الخط. وعند تتبع المنحنى الأرجواني نحصل على هذا الخط. ونريد معرفة كيف يتغير الفرق في الشدة الذي يحدده هذان المنحنيان عند طولين موجيين، مثل هذا الطول الموجي هنا وهذا الطول الموجي هنا.

لننظر أولًا إلى الفرق في شدة هذين المنحنيين على طول هذا الطول الموجي الذي سنسميه ‪𝜆‬‏ واحد. وهذا الاختلاف يوضحه طول هذا الخط الأخضر. إذا انتقلنا إلى الطول الموجي التالي الذي سنسميه ‪𝜆‬‏ اثنين، نلاحظ أن الفرق في الشدة بين المنحنيين أقل بكثير. إذن عندما تحركنا من طول موجي أقصر إلى طول موجي أطول، قل الفرق في الشدة بين المنحنيين. وهذا الفرق يشير إليه طول هذين الخطين الأخضرين الرأسيين. ما توصلنا إليه يوافق الخيار (ب). عندما يكون الطول الموجي أكبر من الطول الموجي الواقع عند القمة للمنحنى الأزرق، يقل الفرق في الشدة بين المنحنى الأزرق والمنحنى الأرجواني.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.