الكارثة فوق البنفسجية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

كارثة فوق بنفسجية (بالإنجليزية: ultraviolet catastrophe) وتسمى أيضًا كارثة رالي - جينز (بالإنجليزية: Rayleigh-Jeans catastrophe): تنبأت بها الفيزياء الكلاسيكية في بدايات القرن العشرين، تنص على أن الجسم الأسود المثالي عند التوازن الحراري سيصدر إشعاعًا ذا قدرة لا نهائية.

محاولة رالي-جينز[عدل]

من محاولات وصف نتائج تجربة إشعاع الجسم الأسود.

B_\lambda(T)=2cKT/\lambda^4

و وفقا لمعادلة رالي-جينز تزداد كثافة الإشعاع طبقا لنقص التردد حتي تصل قيمة كثافة الإشعاع إلى مالانهاية عندما تصل الترددات الي مالانهاية (أو عندما يصل الطول الموجي إلى صفر)و هذا ما يحدث في منطقة الأشعة فوق البنفسجية وهو ما يعرف بالانهيار فوق البنفسجي Ultraviolet catastrophe

التفسير[عدل]

في القرن العشرين حاول العالم الألماني ماكس بلانك ان يفسر التناقض بين معادلة رالي -جينز التي تتنبأ بأن الجسم الأسود يصدر أشعة بكثافة لانهائية و المشاهدات التجريبية. أثناء تسهيل المعادلات الحسابية اقترح بلانك أن الجسم الأسود يتكون من جزيئات كمية لها تردد معين ووجد ان هذا الإفتراض يحول معادلة رالي-جينز إلى معادلة تتناسب مع التجارب المشاهدة. اعتقد بلانك أن نتائجه الناجحة غير مقنعة بسبب هذا الإفتراض إلى أن جاء أنشتاين و أوضح أن الموجات الضوئية مكونة من كميات هي الفوتونات و هذا يعتبر بداية الفيزياء الكمية و العالم بلانك بمثابةالأب لهذا الفرع الجديد من الفيزياء.

قانون بلانك[عدل]

الإشعاع يصدر عن المادة بصورة كمّات أو فوتونات يحمل كل منها طاقة تتناسب مع تردد الإشعاع الصادر، ويربطها بالتردد ثابت بلانك h. أدت هذه الفرضية الجريئة إلى معادلة لـ P_\lambda\ تتفق بدقة عالية مع النتائج التجريبية لجميع قيم λ.

P_\lambda\ = \frac {C_1  \lambda\ ^{-5}}{e^{C_2/ \lambda\ T} -1}

C_1 = 2hc^2 = 3,7415 \times 10^{-16} w.m^2

C_2 = hc/k = 1.43879 \times 10^{-2} m.k

h = 6,625 \times 10^{-34}J.sec

انظر أيضا[عدل]