by 
Α. Πηγές φωτός
Οι πιο κοινές πηγές φωτός είναι
α) Θερμαινόμενα στερεά, π.χ. νήμα από W(βολφράμιο) λυχνίας πυρακτώσεως.
β) Αέρια με τη βοήθεια ηλεκτρικής εκκένωσης, π.χ. λυχνία με Ne(Νέον).
γ) Φωτοδίοδοι (Light Emitting Diodes – LED), που αποτελούνται από ημιαγωγούς Ga, As, In κ.λ.π.
Το εκπεμπόμενο φως το αναλύουμε με ένα φασματόμετρο μετρώντας την φασματική αφετική ικανότητα Ιλ, δηλαδή την ένταση της ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος.
Καλησπέρα Διονύση το κείμενο σου είναι αναλυτικό και διευκρινίζει όλα τα σημεία για την κατανόηση του φαινομένου . Πιστεύω όμως ότι πρέπει στην ερμηνεία να βάλουμε και το ρόλο της κοιλότητας, άλλωστε από αυτή την ιδέα του Kirchhoff ξεκίνησαν όλα. Τα πειράματα από τη θέρμανση κούφιων μεταλλικών σωμάτων ( από διαφορετικά μέταλλα) που έφεραν οπή έδειχναν ότι η ακτινοβολία από το εσωτερικό της κοιλότητας είναι πάντοτε εντονότερη από την ακτινοβολία των εξωτερικών επιφανειών. Σε μια ορισμένη θερμοκρασία η ακτινοβολία από το εσωτερικό της κοιλότητας έδειχνε να μην εξαρτάται από τη φύση της κοιλότητας παρά μόνο από τη θερμοκρασία της . Κρίσιμα πειράματα διεξήχθησαν στο Physikalisch Technische Reichsanstalt όχι μόνο με ακαδημαϊκό ενδιαφέρον αλλά και για την εξυπηρέτηση γερμανικών επιχειρήσεων φωτισμού και θέρμανσης. Οπές και κοιλότητες φαίνονται μαύρες επειδή η εισερχομένη ακτινοβολία ανακλάται πολλές φορές στα εσωτερικά τοιχώματα και σε κάθε ανάκλαση γίνεται μερική απορρόφηση ώσπου δεν μένει τίποτα. Αν όμως τα τοιχώματα της κοιλότητας θερμανθούν η ακτινοβολία που εξέρχεται είναι περισσότερη από αυτή που εισέρχεται και τότε υπάρχει μια διαφορά ακτινοβολίας που διαφεύγει από την οπή . Για να προκύψει όμως γενική λύση μέσω της μαθηματικοποίησης των πειραματικών δεδομένων από την ανάλυση της ακτινοβολίας που διαφεύγει , απαιτείται η έννοια του μέλανος σώματος . Το μέλαν σώμα απορροφά όλη την παρεχόμενη σε αυτό ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ενώ η διαφεύγουσα από αυτό ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία , αυτή που λέμε ακτινοβολία του μέλανος σώματος , εξαρτάται μόνο από την θερμοκρασία του . Η χρήση της κοιλότητας παρέχει τη δυνατότητα πρόβλεψης των κβάντων ενέργειας. Ιστορικά στην προσπάθεια του ο Planck να επιτύχει κάποια κατανόηση του νόμου της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος που με συλλογισμούς είχε βρει και ο οποίος συμφωνούσε με τα πειραματικά δεδομένα, βάσισε τη νέα ερμηνευτική του προσέγγιση στη σχέση S=K logW. Για να προσδιορίσει το W εισάγαγε τα <<στοιχεία ενέργειας>> , την παραδοχή δηλαδή ότι η ολική ενέργεια των ταλαντωτών του μέλανος σώματος είναι διαιρεμένη σε πεπερασμένα μέρη ενεργείας, με το κάθε μέρος να είναι ανάλογο της συχνότητας. Βέβαια ο Planck δεν αντιλαμβανόταν την εισαγωγή των << ενεργειακών στοιχείων >> ως κβάντωση της ενέργειας . Γιαυτόν αυτά ήταν ένα προσωρινό χαρακτηριστικό της θεωρίας που θα εξαλειφόταν στην αναμενομένη τελική διατύπωση της. Για τον Planck και τους συγχρόνους τους , η κβαντική ασυνέχεια θεωρήθηκε αρχικά ως ένα χαρακτηριστικό που δεν άξιζε να του δίνεται ιδιαίτερη προσοχή.
Καλησπέρα Χαράλαμπε και Σταύρο.
Αν και βρισκόμαστε σε ανάρτηση του Ανδρέα, μιας και αναφέρεστε σε δικό μου σχόλιο, να δώσω μια απάντηση.
Το σχόλιό μου ήταν μια απάντηση σε ερωτήματα του Θοδωρή και όχι μια πλήρης ανάλυση του μέλανος σώματος.
Άλλωστε ο Ανδρέας έδωσε παραπάνω όλη την θεωρία του μέλανος σώματος αναλυτικά και αναφέρθηκε και στην ακτινοβολούσα κοιλότητα:
Μετά το μπράβο στον Ανδρέα για την εργασία του ας πάω ακριβώς στην ασάφεια του σχολικού για να το τονίσουμε στους μαθητές: “Πιο συγκεκριμένα αν φωτίσουμε ένα σώμα με λευκό φώς εν γένει απορροφά κάποια μήκη κύματος ενώ άλλα τα επανεκπέμπει. Από τα επανεκπεμπόμενα μήκη κύματος καθιρίζεται το χρώμα του σώματος που βλέπουμε. Στην Ειδική περίπτωση που επανεκπέμπονται όλα τα μήκη κύματος του λευκού φωτός το σώμα φαίνεται λευκό. Στην αντίθετη περίπτωση δηλαδή το όταν το σώμα απορροφά όλα τα μήκη κύματος, φαίνεται μαύρο.”
Παρατηρήσεις: 1. Η παραπάνω διατύπωση δεν αφήνει πουθενά τη δυνατότητα να επανεκπέμπονται άλλα μήκη κύματος από αυτά του προσπίπτοντος φωτός.
2.Το “βλέπουμε” είναι πολύ σχετικό γιατί έχει να κάνει με τους αισθητήρες του ανθρώπινου ματιού. Π.χ. όταν ένα σώμα φαίνεται λευκό εκπέμπει μεγάλο μέρος της ενέργειας του στο υπεριώδες. Όταν η θερμοκρασία ενός μέλανος σώματος αυξάνεται μετά από περίπου 500 βαθμούς Κελσίου από τη θερμοκρασία δωματίου, τα μαύρα σώματα αρχίζουν να εκπέμπουν σημαντικές ποσότητες ορατού φωτός. Βλέποντας στο σκοτάδι από το ανθρώπινο μάτι, η πρώτη αμυδρή λάμψη εμφανίζεται ως ένα “φανταστικό” γκρι (το ορατό φως είναι στην πραγματικότητα κόκκινο, αλλά το φως χαμηλής έντασης ενεργοποιεί μόνο τους αισθητήρες γκρι επιπέδου του ματιού).
Καλησπέρα Θοδωρή. Σε ευχαριστώ για το σχολιασμό αλλά και τον προβληματισμό.
Αφού ευχαριστήσω το Διονύση για την αναλυτική εξήγηση που δίνει για τις ερωτήσεις σου, ας προσθέσω και εγώ κάποια στοιχεία.
Ο Kirrchhoff έχει διατυπώσει τον κανόνα
“Όσο περισσότερη ακτινοβολία απορροφά ένα σώμα σε δεδομένη θερμοκρασία τόσο περισσότερη ακτινοβολία εκπέμπει. Δηλαδή, όσο πιο μέλαν τόσο πιο φωτεινό είναι.” Για να εκφράσουμε τον νόμο, ορίζουμε το συντελεστή απορρόφησης e(λ,Τ) και την ένταση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας Ι(λ,Τ).
Συντελεστής απορρόφησης για ορισμένο μήκος κύματος λ και δεδομένη απόλυτη θερμοκρασία Τ, είναι το κλάσμα της ισχύος που απορροφά το σώμα προς αυτήν που προσπίπτει σε αυτό.
e(λ,T) = Pαπορροφούμενη/Ρπροσπίπτουσα
Ο συντελεστής απορρόφησης είναι καθαρός αριθμός, και για διάφορα σώματα παίρνει τιμές από 0 έως 1.
Τιμή e = 0. Αντιστοιχεί στο απολύτως λευκό σώμα ή στον τέλειο ανακλαστήρα – ιδανικό κάτοπτρο. Η απολύτως λευκή επιφάνεια διαχέει ομοιόμορφα προς όλες τις διευθύνσεις τις προσπίπτουσες ακτίνες, ενώ το ιδανικό κάτοπτρο τις ανακλά σε κατεύθυνση με βάση τη γωνία πρόσπτωσης.
Τιμή e = 1. Αντιστοιχεί στο (ιδανικό) μέλαν σώμα.
Την ένταση δε χρειάζεται να την ορίσω, αφού υπάρχει στο άρθρο.
Αν έχουμε πολλά σώματα στην ίδια θερμοκρασία Τ το φωτεινότερο θα είναι το ιδανικό μέλαν σώμα και το σκοτεινότερο θα είναι το λευκό.
Στο άρθρο, παράγραφος Β, ερώτηση 2, στην εικόνα
Η οπή είναι μέλαν σώμα. Η φωτεινότητά της δεν έχει επηρεαστεί από το υλικό, παρά μόνον τη θερμοκρασία. Η εκπομπή γίνεται στο υπέρυθρο βέβαια αλλά δεν αλλάζει το αποτέλεσμα του πειράματος.
Όσον αφορά το τι βλέπουμε κοιτώντας ένα μέλαν σώμα.
Στο παραπάνω πείραμα κοιτώντας με τα μάτια, άρα στο ορατό, βλέπουμε
Οι οπές – μέλανα σώματα φαίνονται μαύρες.
Γράφεις: Αν αντιλαμβάνομαι σωστά, για να είναι το σώμα «μέλαν» θα πρέπει το λmax>700nm
Σύμφωνα με το νόμο του Wien αυτό προϋποθέτει θερμοκρασία Τ=4140Κ”
Θα απαντούσα ότι για να είναι ένα σώμα “μαύρο” θα πρέπει το λmax>700nm.
Ίσως είναι λίγο ατυχής η λέξη “μέλαν”, θα μπορούσαμε να το λέμε ιδανικό εκπομπό.
Πάμε και στο phet colorado
Φασματική αφετική ικανότητα λάμπας πυρακτώσεως
Αν μια λάμπα θερμοκρασίας 3000Κ θεωρηθεί μέλαν σώμα, βλέπουμε να εκπέμπει φως σε όλα τα μήκη κύματος, με ένα μικρό μέρος στο ορατό και το μεγαλύτερο στο υπέρυθρο.
Φασματική αφετική ικανότητα Ήλιου
Αν ο Ήλιος θερμοκρασίας 5800Κ θεωρηθεί μέλαν σώμα, βλέπουμε να εκπέμπει φως σε όλα τα μήκη κύματος, με όλα τα ορατά μήκη κύματος, αλλά εκπέμπει και υπεριώδες και υπέρυθρο.
Χαράλαμπε, Σταύρο ευχαριστώ για τις πληροφορίες. Ψάχνοντας λίγο, βρήκα και τον όρο grey body, για όλα τα πραγματικά σώματα, εκτός του μέλανος. Για ένα grey body o συντελεστής απορρόφησης είναι 0<e<1
Για παράδειγμα
Το ανθρώπινο σώμα συμπεριφέρεται σχεδόν σαν μέλαν, αφού έχει e = 0,97. Με Τ = 300Κ εκπέμπει όλη την ισχύ P = eSσT^4 = 810W στο υπέρυθρο.
Ένα κουτάκι από Al έχει e = 0,05, ένα νόμισμα από Αg έχει e = 0,02 άρα πλησιάζουν το λευκό σώμα.
Γιαυτό χρησιμοποιούμε Al για καθρέφτες σπιτιών και Ag σε επιστημονικούς ανακλαστήρες.
Το λmax = 490nm του Ήλιου μας, είναι στο πράσινο. Αλλά επειδή γύρω από το pick υπάρχει κάποιο εύρος από το κόκκινο μέχρι το μπλε ο Ήλιος μας φαίνεται λευκός.
Ανδρέα δίνεις πολλές πληροφορίες χρήσιμες και μάλλον απαραίτητες για την κατανόηση του μοντέλου “μέλαν” σώμα
Μαζεύτηκαν πολλά και χρειάζεται μελέτη και ταξινόμηση πληροφοριών από την αρχή…
Σε ευχαριστώ εκ μέρους όλων των συναδέλφων που θα χρησιμοποιήσουμε
υλικό από όσα μας δίνεις
Θα επανέλθω όταν τα “μαζέψω” στη σκέψη μου
Καλημέρα Ανδρέα πολύ πετυχημένη η εργασία σου, έδωσε τροφή σε αναζητήσεις. Καλή συνέχεια.
Καλησπέρα σε όλους, αποδελτίωση πληροφοριών, προς έλεγχο και διορθώσεις
-Αφετική ικανότητα είναι η ένταση της ακτινοβολίας (Ι), δηλαδή η εκπεμπόμενη ενέργεια ανά μονάδα χρόνου και ανά μονάδα επιφάνειας και έχει ως μονάδα μέτρησης στο SI το (J/s)/m2 =W/m2
Ερώτηση: Η αφετική ικανότητα τι σχέση έχει με την ένταση φωτοβολίας, που είναι θεμελιώδες μέγεθος στο SI; Προσωπικά βλέπω να είναι το ίδιο, οπότε ανάλογα υποθέτω πως 1 cd (candela) =1W/m^2 ;
Να υποθέσω πως το θεμελιώδες μέγεθος συνδέεται με τα παράγωγα μεγέθη, ενέργεια και εμβαδόν….όπως η ένταση ηλεκτρικού ρεύματος συνδέεται με το φορτίο ανά μονάδα χρόνου;
–Μέλαν(*) σώμα είναι ένα μοντέλο το οποίο θεωρούμε ότι απορροφά όλα τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας που προσπίπτει σε αυτό, αλλά ταυτόχρονα εκπέμπει συνεχές φάσμα που περιλαμβάνει μήκη κύματος από το υπεριώδες μέχρι το υπέρυθρο. Το φάσμα εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία και όχι από τη χημική σύσταση ή τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά
(*) Ο όρος «μέλαν σώμα» δεν δηλώνει «μαύρο σώμα» αφού αν βρίσκεται σε κατάλληλη υψηλή θερμοκρασία μπορεί να φαίνεται ερυθρό, λευκό ή μπλε….(η διαδοχή χρωμάτων προϋποθέτει αύξηση της θερμοκρασίας)
Το «μέλαν σώμα» μπορεί να είναι είτε ετερόφωτο (ακτινοβολούσα κοιλότητα) είτε αυτόφωτο (ο ήλιος ή οποιοδήποτε άλλο αστέρι). Γενικότερα θερμαινόμενο το ετερόφωτο μέλαν σώμα μετατρέπεται σε «αυτόφωτο» αφού αυξανόμενης της θερμοκρασίας του, ακτινοβολεί στο ορατό…
Όταν το μέλαν σώμα βρίσκεται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος Τ=300Κ η ακτινοβολία που εκπέμπει βρίσκεται σχεδόν αποκλειστικά στο υπέρυθρο, αφού λmax=9700nm και το «μέλαν σώμα» το αντιλαμβανόμαστε ως μαύρο.
Σε δεκαπλάσια θερμοκρασία Τ=3000Κ η ακτινοβολία που εκπέμπει βρίσκεται πάλι στο υπέρυθρο αλλά κοντά στο ερυθρό αφού λmax=970nm (περίπου). Όμως η κατανομή της φασματικής αφετικής ικανότητας Ιλ=f(λ) δείχνει ότι στην περιοχή ορατού, θα εκπέμπει περισσότερο κόκκινο παρά μπλε, άρα θα το αντιλαμβανόμαστε ως κόκκινο.
Σε θερμοκρασία Τ=5800Κ (θερμοκρασία Ήλιου) η ακτινοβολία που εκπέμπει βρίσκεται σε όλο το φάσμα του ορατού, αφού λmax=500nm (περίπου), άρα αντιλαμβανόμαστε λευκό φως.
Σε θερμοκρασία Τ=12500Κ η ακτινοβολία που εκπέμπει βρίσκεται στο υπεριώδες αλλά κοντά στο ιώδες αφού λmax=240nm (περίπου). Η κατανομή της φασματικής αφετικής ικανότητας Ιλ=f(λ) δείχνει ότι στην περιοχή ορατού, θα εκπέμπει περισσότερο μπλε παρά κόκκινο, άρα θα το αντιλαμβανόμαστε ως μπλε.
Η κατανομή της φασματικής αφετικής ικανότητας Ιλ=f(λ), δηλαδή της έντασης της ακτινοβολίας ανά μονάδα μήκους κύματος είναι ανάλογη με αυτή του σχήματος 7-1 του σχολικού (στο οποίο όμως αναφέρονται λανθασμένες τιμές για τα μέγιστα λmax σε σχέση με τις αναγραφόμενες τιμές θερμοκρασίας)
–Λαμπρότητα είναι η ένταση του εκπεμπόμενου φωτός (αφετική ικανότητα) ανά μονάδα επιφάνειας σε ορισμένη κατεύθυνση. Μονάδα στο SI είναι η cd/m2
Στην ερώτηση 1 (ii) Ανδρέα, γράφεις:
«Η κάμερα υπερύθρων θα ανιχνεύσει υπέρυθρη ακτινοβολία και από την οπή και από το κουτί. Η αφετική ικανότητα όμως της οπής ως μέλαν σώμα είναι μεγαλύτερη άρα θα φαίνεται λαμπρότερη από το κουτί.»
Αυτό Ανδρέα προκύπτει από τον κανόνα του Kirrchhoff που αναφέρεις στο σχόλιο:
“Όσο περισσότερη ακτινοβολία απορροφά ένα σώμα σε δεδομένη θερμοκρασία τόσο περισσότερη ακτινοβολία εκπέμπει. Δηλαδή, όσο πιο μέλαν τόσο πιο φωτεινό είναι”;;;
Ερώτηση: Αφού ισχύει Ι=σΤ^4 και εφόσον βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία δεν θα έπρεπε να έχουν ίδιο Ι άρα ίδια λαμπρότητα;
-Αναγκαία η αναφορά στη συνάρτηση Rayleigh-Jeans και στην καμπύλη αυτής, ώστε να φανεί η ασυμφωνία κλασικής θεωρίας και πειραματικών δεδομένων (όπως αυτά απεικονίζονται στο διάγραμμα 7-1) και η ανάγκη μιας νέας θεωρίας, την οποία διατύπωσε ο Planck…. Βέβαια είναι δύσκολο να γίνει κατανοητό γιατί η θεωρία του Planck μπορεί και εξηγεί την καμπύλη των πειραματικών δεδομένων
– Σημαντικός ο ορισμός του συντελεστή απορρόφησης για ορισμένο μήκος κύματος λ και δεδομένη απόλυτη θερμοκρασία Τ που αναφέρεις
Με βάση τον κανόνα του Kirrchhoff, όπως αναφέρεις:
“Όσο περισσότερη ακτινοβολία απορροφά ένα σώμα σε δεδομένη θερμοκρασία τόσο περισσότερη ακτινοβολία εκπέμπει. Δηλαδή, όσο πιο μέλαν τόσο πιο φωτεινό είναι”
εξηγείται και η πρόταση:
«Αν έχουμε πολλά σώματα στην ίδια θερμοκρασία Τ το φωτεινότερο θα είναι το ιδανικό μέλαν σώμα και το σκοτεινότερο θα είναι το λευκό»
η οποία μοιάζει να είναι «κόντρα» σε αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως «μέλαν»
Θα παρακαλούσα, όπου υπάρχουν διαφωνίες με τα παραπάνω, να αναφερθούν ώστε να φθάσουμε σε ένα κατανοητό διδακτικό σενάριο για μαθητές, σε μία παράγραφο του σχολικού με ιδιαίτερες αδυναμίες…
Προσωπικά ευχαριστώ και τον Ανδρέα και όλους τους συναδέλφους που σχολιάζουν ώστε το τοπίο να πάψει να είναι ομιχλώδες…
Θα διόρθωνα μία πρόταση: “«Αν έχουμε πολλά σώματα στην ίδια θερμοκρασία Τ το φωτεινότερο θα είναι το ιδανικό μέλαν σώμα και το σκοτεινότερο θα είναι το λευκό»” το φωτεινότερο έχει να κάνει με το μήκος κύματος που μπορεί να μην είναι στο ορατό και εμείς να το βλέπουμε σκοτεινότερο.
Αν ζητηθεί νομίζω είναι χρήσιμες οι παρατηρήσεις οι οποίες αναφέρονται από τον καθηγητή Στέφανο Τραχανά στο μάθημα του Mathesis: « Εισαγωγή στην Κβαντική Φυσική 1: Οι βασικές αρχές» . Ο θερμικός χαρακτήρας της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος σε συνδυασμό με την υπόθεση του PlancK μας δίνει μια φυσική ερμηνεία του διαγράμματος. Από την κινητική ενέργεια των αερίων γνωρίζουμε ότι η μέση κινητική ενέργεια ανά μόριο είναι (3/2)kT. Γενικά ο παράγοντας kT χαρακτηρίζει τη ζωηρότητα της θερμικής κίνησης των µορίων και είναι περίπου ίσος µε 1/40 του ηλεκτρονιοβόλτ σε θερµοκρασία δωµατίου η οποία είναι περίπου εκατό φορές µικρότερη από την ενέργεια των κβάντων του ορατού φωτός (ϵ≃2 eV) και εποµένως η διέγερση αυτών των κβάντων είναι αδύνατη σε αυτή τη θερµοκρασία. Για το λόγο αυτό τα σώµατα σε θερμοκρασία δωματίου εκπέµπουν θερµική ( αόρατη υπέρυθρη) ακτινοβολία αλλά όχι φως (δηλαδή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία τέτοιας συχνότητας που να διεγείρει τον ανθρώπινο αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού). Σε θερμοκρασία T θα μπορούν λοιπόν να δημιουργηθούν µόνο εκείνα τα φωτεινά κβάντα µε ενέργεια μικρότερη του kT, δηλαδή τα μικρής συχνότητας. Τα κβάντα µε υψηλή συχνότητα και μικρό μήκος κύματος δεν θα είναι δυνατόν να δημιουργηθούν και να είναι παρόντα στο εκπεμπόμενο φάσμα πράγμα που η κλασσική φυσική δεν μπορούσε να ερμηνεύσει.
Ευχαριστώ Χαράλαμπε, φαντάζομαι πως η θερμοκρασία είναι τέτοια ώστε το λmax να είναι στο ορατό
Καλημέρα Θοδωρή και Χαράλαμπε.
1) Η καντέλα(κηρίο) 1cd έχει πιο πολύπλοκο ορισμό.
Είναι η ένταση της ακτινοβολίας, που εκπέμπει σε κάθετη διεύθυνση η επιφάνεια μέλανος σώματος, εμβαδού ίσου με το 1/600.000 m2 στη θερμοκρασία πήξης τηγμένου λευκόχρυσου (περίπου στους 1.773 C°) σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση.
Μπορεί να οριστεί και ως:
Η ένταση της ακτινοβολίας φωτεινής πηγής, που εκπέμπει μονοχρωματική ακτινοβολία συχνότητας 540 x 10^12 Hz με ισχύ 1/683 Watt / sterad.
Οπότε δεν είναι το ίδιο, αφού η αφετική ικανότητα είναι η ενέργεια που εκπέμπει η μονάδα επιφάνειας(m2) ανά sec, σε κάθετη διεύθυνση.
Η καντέλα ορίστηκε για το ανθρώπινο μάτι, λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η ίδια ποσότητα ισχύος θα γίνει αντιληπτή ως φωτεινότερη ή πιο αχνή ανάλογα με το αν το μήκος κύματος είναι στο μέγιστο της ευαισθησίας του ματιού ή στο ελάχιστο. Και σε αυτό διαφέρει από τις άλλες 6 μονάδες του SI.
2) Αφού ισχύει Ι=σΤ^4 και εφόσον βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία δεν θα έπρεπε να έχουν ίδιο Ι άρα ίδια λαμπρότητα;
Η ακτινοβολία απότο εσωτερικό της κοιλότητας είναι πάντοτε εντονότερη από εκείνη των εξωτερικών τοιχωμάτων. Ας δούμε τις παρακάτω καμπύλες, ιδιας θερμοκρασίας.
Η απλή σχέση Ι = σΤ^4 ισχύει ΜΟΝΟ για την κοιλότητα, αφού των τοιχωμάτων υπάρχει εξάρτηση και από το υλικό.
Για τα τοιχώματα πρέπει να γράψουμε Ιτοιχ = eσΤ^4, όπου e ένας συντελεστής εκπομπής εξαρτώμενος από τη θερμοκρασία και το υλικό.
3) Η έννοια “φωτεινότερο” έχει να κάνει με την ένταση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Με τον κατάλληλο ανιχνευτή, μπορούμε και να την βλέπουμε με το μάτι, μετατρέποντας στο ορατό το εκπεμπόμενο “φως”.
Οι εικόνες που παραθέτω είναι με κάμερα υπερύθρων.
Υπάρχουν και UV κάμερες. Άρα μπορούμε να βλέπουμε το μέλαν σώμα “φωτεινότερο” σε αρκετά μεγάλο εύρος μηκών κύματος.
Καλημέρα Σαράντο, περιμένουμε τις οδηγίες του ΙΕΠ να δούμε πόσες διδακτικές ώρες
αντιστοιχούν σε κάθε παράγραφο…….και αν για την ύλη της κλασικής φυσικής υπάρχει η εμπειρία προηγούμενων ετών, για την κβαντική δεν υπάρχει αυτή η εμπειρία…
Οι προτεινόμενες ώρες διδασκαλίας θα καθορίσουν και το βαθμό εμβάθυνσης και ανάλυσης των εννοιών….
Φοβάμαι πως οι προτεινόμενες ώρες θα είναι αντιστρόφως ανάλογες των ωρών προετοιμασίας που απαιτούνται από τους διδάσκοντες, ειδικά όταν το σχολικό
αδυνατεί να καθορίσει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο….
Στο Κβαντομηχανική Ι του Στέφανου Τραχανά, 1985, στις σελίδες 27-38 γίνεται
αναλυτική περιγραφή της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος, της απόπειρας κλασικής ερμηνείας του φάσματος και της κβαντικής ερμηνείας μέσω της υπόθεσης Planck….
Για μια ταξινόμηση όλων αυτών σε μορφή διδασκαλίας για μαθητές Λυκείου
απαιτούνται πολλές ώρες μελέτης…με αμφίβολο αποτέλεσμα λόγω της έμφυτης
δυσκολίας που παρουσιάζει το θέμα….
Τι από αυτά θα καταφέρουμε να περάσουμε στους μαθητές σε ένα διδακτικό δίωρο
που φαντάζομαι θα είναι το προτεινόμενο δεν μπορώ να προβλέψω….
Το δίωρο θα χρειαστεί μόνο για να διορθώσουμε το σχολικό στα ελλιπή που αναφέρει…
Σε αντίθεση το φωτοηλεκτρικό είναι πολύ πιο κοντά στις μέχρι τώρα διδακτικές
προσλαμβάνουσες των μαθητών….
Καλημέρα Ανδρέα, είδες πόσα κρύβονται στις έννοιες που θα κληθούμε να διδάξουμε
από τις δύο σελίδες ενός ελλειμματικού εννοιολογικά σχολικού;
Και πόσα θα βγουν Θοδωρή όταν αρχίσουν τα live στις τάξεις…