| Кирхгоф заңы. Дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің оның сәуле жұтқыштық қабілетіне қатынасы дененің табиғатына тәуелді емес, барлық денелер үшін бірдей, сәуленің толқын ұзындығы мен температурасына тәуелді. Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетіне тең универсал функция:
(19)
2-суретте абсолют қара дененің берілген бір температурада әр түрлі толқын ұзындығына сәйкес энергиясы (өлшеулер нәтижесі) келтірілген. Бұл графиктерден абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеті оның температурасы көтерілген сайын күшейе түсетінін көреміз. Әрбір қисықтың максимумы температура артқан сайын қысқа толқындар алқабына қарай ығысады. Бұл айтылғандардан температура көтерілгенде дененің жарқырауы күшейеді, сонымен қатар шығарылатын сәуле түсі де өзгеретіндігін қуаттайды. Абсолют қара дененің эксперимент арқылы табылған мына дай екі заңы тағайындалған.
2-сурет
Стефан-Больцман заңы: Абсолют қара дененің толық жарқырауы оның төртінші дәрежеленген абсолют температурасына пропорционал
(20)
мұндағы Вт/м2∙Т4 - Стефан – Больцман тұрақтысы.
Вин заңы: Стефан –Больцман заңы қара дененің сәуле шығаруының спектрлік құрылымы жөнінде ешқандай мәлімет бермейді. Қара дененің сәулелену спектрінде максимумның орналасуы Винның ығысу заңымен сипатталады.
Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің максимал мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы оның термодинамикалық температурасына кері пропорционал:
(21)
Мұндағы - Вин тұрақтысы.
Рэлей-Джинс формуласы бойынша абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің жиілікке тәуелділігі мына түрде болады:
(22)
Бұл тәуелділік тек ұзын толқындар және жоғары температуралар алқабында ғана, тәжірибе мәліметтеріне сәйкес келеді. М.Планк 1900 ж. жарық үздік-үздік белгілі мөлшерде, энергия порциялары-энергия кванттары түрінде шығарылады, энергия кванты жарық тербеліс жилігіне пропорционал болады деп жорыды. Планк осы болжамға сүйеніп және статистикалық физика заңдарын пайдалана отырып, абсолют қара дене сәуле шығарғыштық қабілетінің толқын ұзындығы мен температураға тәуелділігін дұрыс көрсететін формула қортып шығарды, яғни функциясының тәжірибеден мәлім абсолют қара дене сәуле шығару қисығына сай түрін тапты:
(23)
мұндағы h - Планк тұрақтысы.
Жылулық қозғалыс энергиясынан квант энергиясы аз болғандықтан
бұдан
Бұны Планк формуласына апарып қойсақ, Релей-Джинс формуласын аламыз:
(24)
Планк формуласынан Стефан-Больцман заңын да қортып шығаруға болады:
(25)
Жаңа айнымалы шама (х) алайық, ол болсын, онда
(26)
мұндағы
себебі
Планк формуласы жылулық сәуле шығарудың негізгі заңы деп аталады. Планктың энергия кванттары жайындағы болжамы тек абсолют қара денелердің сәуле шығару заңдарын түсіндіріп қана қойған жоқ, ол осы күнгі физиканың кванттық теориясының негізін қалады.
Достарыңызбен бөлісу: | 
