Khopolo-taba ea Fisiks ea Mahlaseli a 'Mele o Motšo
Mahlasedi a mmele o motsho ke ntlha ya bohlokwa historing ya fisiks ya sejwalejwale. Ho tswa potsong e bonahalang e le bonolo—kamoo ntho e ntshang lesedi kateng ha e futhumatswa—phetoho e kgolo ponong e hlahile: fisiks ya kgale e ile ya ipaka e sa kgone ho hlalosa diketsahalo tse itseng, mme ho tloha ho hloleheng hoo, fisiks ya quantum e ile ya hlaha. Khopolo-taba ya mahlasedi a mmele o motsho ha e hlalose feela bongata ba lesedi le ntshwang ke dintho tse chesang, empa hape e theha motheo wa kutlwisiso ya rona ya matla, mocheso le thepa ya motheo ya taba.
'Mele o Motšo ke Eng?
Poleloana "blackbody" e bolela ntho e loketseng e monyang mahlaseli ohle a motlakase a etsahalang ntle le ho bonahatsa leha e le afe. Hobane e monya leseli lohle, ntho e joalo e ne e tla bonahala e le ntšo mochesong o tlase (mohlala, mocheso oa kamore). Leha ho le joalo, ha e futhumatsoa, blackbody e ne e tla ntša mahlaseli a matla a mocheso - ho tloha ho infrared ho ea ho leseli le bonahalang - ho latela mocheso oa eona.
Ha e le hantle, 'mele o motsho o phethahetseng ha o eo, empa lintho tse ngata li ka o hakanya. Mohlala o tsebahalang ke "lesoba" le nang le lesoba le lenyenyane. Mahlaseli a kenang ka lesobeng a tla tlola ho potoloha lesoba ka makhetlo a mangata 'me a tla monngoa ke mabota, kahoo lesoba le sebetsa e le monya o batlang o phethahetse. Mahlaseli a tsoang lesobeng a na le litšobotsi tse batlang li tšoana le tsa 'mele o motšo o phethahetseng.
Mahlaseli a Thermal le Spectrum
Ha ntho e futhumatsoa, liathomo le limolek'hule tsa eona lia thothomela 'me li tjhajwa ka motlakase, li potlakisa, li ntša maqhubu a motlakase. Kabo ea matla ana a mahlaseli ha e tšoane bakeng sa maqhubu 'ohle a maqhubu. Haeba re rala matla a mahlaseli khahlanong le maqhubu a maqhubu (kapa maqhubu), re fumana sekala sa mahlaseli a 'mele o motšo.
Litšobotsi tse ka sehloohong tsa 'mele o motšo ke:
1. Ho na le matla a phahameng a bophahamo ba leqhubu la maqhubu a itseng.
2. Tlhōrō e fetohela ho maqhubu a makhutšoane ha mocheso o ntse o eketseha (ntho e fetoha "e putsoa-e tšoeu" haholoanyane).
3. Matla a mahlaseli kaofela a eketseha ka potlako ha mocheso o ntse o phahama.
Ketsahalo ena e bonahala ka ho hlaka ka hara tshepe e futhumetseng: pele e ba kgubedu e lerootho, ebe e ba kgubedu e kganyang, e tshehla, ho fihlela e batla e le tshweu.
Bothata bo Boholo ba Fisiks ea Khale: "Tlokotsi ea Ultraviolet"
Mafelong a lekholo la bo19 la lilemo, litsebi tsa fisiks li ile tsa leka ho hlalosa sekala sa 'mele o motšo li sebelisa khopolo-taba ea khale, haholo-holo motlakase oa Maxwell le mechine ea lipalo-palo ea khale. Mekhoa e 'meli ea bohlokoa e ile ea hlaha:
1. Molao oa Rayleigh-Jeans (bakeng sa maqhubu a tlase / maqhubu a malelele) o bolela esale pele hore matla a mahlaseli a eketseha ha e le sekwere sa maqhubu:
– Ka boleng, khopolo-taba ena e loketse maqhubu a malelele (a hole le infrared).
– Leha ho le jwalo, maqhubung a phahameng (ultraviolet), molao ona o bolela esale pele matla a sa feleng—sephetho se sa utlwahaleng se tsejwang e le koluoa ya ultraviolet.
2. Molao oa Wien (bakeng sa maqhubu a phahameng / maqhubu a makhutšoanyane) o motle haholo sebakeng sa ultraviolet, empa o hloleha maqhubung a tlase.
Sena se bolela hore fisiks ea khale e ke ke ea hlahisa mokhoa o le mong o lumellanang le spectrum eohle. Ena ha se phoso e nyane feela, empa ke sesupo sa hore ho na le ntho ea motheo e e-so utloisisoe.
Phetohelo ea Planck: Matla a Lekanyelitsoeng
Ka 1900, Max Planck o ile a sibolla mokhoa oa ho bapisa data ea spectral ea 'mele o motšo ka nepo haholo. O ile a hlahisa mohopolo o feteletseng: matla ha a ntšoe kapa ha a monyehe khafetsa, empa a kenngoa "lipaketeng" tse arohaneng tse bitsoang quanta. Planck o boletse hore oscillator (mohlala oa ho thothomela maboteng a sekoti) e ka ba le matla feela:
\[
E = nhf
\]
ka:
– \(E\) = matla,
– \(n\) = kakaretso (0, 1, 2, …),
– \(h\) = Phetoho ya Planck,
– \(f\) = maqhubu a mahlaseli.
Khopolo ena e ile ea roba khopolo ea khale ea ho tsoela pele ha matla. Ka khopolo ena ea ho lekanya matla, Planck o ile a fumana Molao oa Planck bakeng sa mahlaseli a 'mele o motšo, o lumellanang le liphetho tsa liteko bakeng sa maqhubu 'ohle a maqhubu.
Ka khopolo-taba, molao oa Planck o re maqhubung a phahameng, monyetla oa hore oscillator e be le matla a lekaneng o theoha haholo, o thibela matla a ultraviolet ho "phatloha" ho ea ho a sa feleng. Ena ke tharollo e ntle e felisang koluoa ea ultraviolet.
Litlamorao: Melao e 'Meli ea Bohlokoa ea Mahlaseli a 'Mele o Motšo
Ho tsoa khopolo-taba ea mahlaseli a 'mele o motšo, ho hlahile melao e 'maloa e thusang haholo e nkiloeng, eo e 'meli ea eona e tummeng ka ho fetisisa:
1. Molao oa ho falla ha Vienna
Molao ona o bolela hore bolelele ba leqhubu la tlhoro (\(\lambda_{\text{max}}\)) bo lekana le mocheso ka tsela e fapaneng \(T\):
\[
\lambda_{\text{max}} T = b
\]
moo \(b\) e leng ntho e sa fetoheng ya Wien. Sena se bolela hore ha mocheso wa ntho o phahame, tlhoro ya spectrum e fetohela ho maqhubu a makgutshwane. Kaha maqhubu a makgutshwane a amana le lesedi le leputswa/le violet, dintho tse chesang haholo di atisa ho bonahala di le putswa.
Mohlala oa sena o bonoa linaleling: linaleli tse chesang haholo (tse kang linaleli tse putsoa) li na le mahlaseli a phahameng ka maqhubu a makhutšoane ho feta linaleli tse pholileng, tse khubelu.
2. Molao oa Stefan–Boltzmann
Molao ona o bolela hore matla ohle a mahlaseli ka yuniti e 'ngoe le e 'ngoe ea sebaka sa 'mele o motšo a lekana le matla a bone a mocheso:
\[
j = \sigma T^4
\]
ka:
– \(j\) = bongata ba matla a mahlaseli (matla ka nako ya yuniti ka sebaka sa yuniti),
– \(\sigma\) = Stefan–Boltzmann kamehla.
Matla a bone a etsa hore phello ea mocheso e be matla haholo: keketseho e nyane ea mocheso e fella ka keketseho e kholo haholo ea mahlaseli a felletseng. Sena se hlalosa hore na ke hobane'ng ha lintho tse chesang haholo li ntša matla a mangata haholo.
Ho tloha ho 'Mele o Motšo ho ea ho Fisiks ea Quantum
Mohato oa Planck o ile oa tšoaea qalo ea khopolo-taba ea quantum. Nakoana ka mor'a moo, Einstein o ile a sebelisa mohopolo oa quanta ho hlalosa phello ea photoelectric (1905), a hlahisa mohopolo oa photon. Sena se ile sa lebisa nts'etsopele ea khopolo-taba ea athomo ea Bohr, mechanics ea quantum, 'me qetellong fisiks ea sejoale-joale, e tšehetsang theknoloji ea kajeno—ho tloha ho li-semiconductor ho ea ho li-laser.
Mahlasedi a mmele o motsho le ona a amana haufi-ufi le mohopolo wa tekatekano ya mocheso. Sepektara sa Planck ke sepektara se akaretsang: se itshetlehile feela ka mocheso, eseng ka thepa eo se entsweng ka yona. Lena ke lebaka le leng leo ka lona mahlasedi a mmele o motsho e leng taba ya motheo ya ho ithutwa ho thermodynamics le dipalopalo.
Likopo ho Saense le Theknoloji
Khopolo-taba ea mahlaseli a 'mele o motšo ha e lule e le khopolo-taba e sa utloahaleng. E sebelisoa haholo, mohlala:
– Astrophysics: Ho hakanya mocheso oa naleli ho tsoa ho leseli la eona. Linaleli tse ngata li atamela boitšoaro ba 'mele o motšo.
– Lik'hamera tsa mocheso le tsa infrared: Itšetlehe ka mahlaseli a mocheso a ntšoang ke lintho, ebe u a fetola setšoantšo sa mocheso.
– Saense ea tlelaemete: Lefatše le ntša mahlaseli a infrared e le 'mele o chesang o nang le mocheso o itseng o tloaelehileng; khopolo ena e bohlokoa ho etsa mohlala oa phello ea greenhouse.
– Indasteri: Tekanyo ea mocheso o sa amaneng le 'mele (pyrometer) ho sebelisoa molao-motheo oa mahlaseli a matšo a 'mele.
Ho koala
Khopolo-taba ea 'mele o motšo e bontšitse kamoo litebello tse hlokolosi tsa liteko li ka sisinyang metheo ea likhopolo-taba tse thehiloeng. Ho hloleha ha fisiks ea khale ho hlalosa sekala sa mahlaseli ho ile ha bula tsela bakeng sa Max Planck ho hlahisa tekanyo ea matla—khopolo eo qalong e neng e bonahala e le leqheka la lipalo, empa e ileng ea fella ka ho hlalosa 'nete ea tlhaho ka tekanyo e nyenyane haholo. Sena se ile sa hlahisa fisiks ea quantum.
Mahlasedi a Blackbody ha se feela "leseli le tsoang nthong e chesang," empa ke fensetere ea ho utloisisa kamano pakeng tsa matla, mocheso le sebopeho sa bokahohle. Ka ho ithuta eona, re bona kamoo khopolo-taba, liteko le lipalo li kopanang ho senola melao ea motheo ea tlhaho.
