MODERN FİZİK – 1

Modern fiziğin ilk adımlarının atılmasına neden olan ve klasik fizikte ilk olarak yaşanan tıkanıklık kara cisim ışımasıdır.

KARA CİSİM IŞIMASI
Sıcak cisimlerin etraflarına ışık saçması günlük hayatta çok karşılaşılan bir durumdur. Örneğin, eritilmiş demirin etrafına sarı ışık yaydığı bilinmektedir. Yalnız çok sıcak cisimler değil, mutlak sıfır sıcaklığının üstündeki sıcaklığa sahip her cisim etrafa kızıl-ötesi ışık saçar. Ancak çok sıcak olmayan cisimlerin yaydığı ışık, gözle görülebilir ışık değildir.Canlılar da vücut ısılarından dolayı etraflarına ışık yayarlar. Biz bu ışıkları göremeyiz. Gece görüş kamerası veya termal kamera adı verilen araçlar canlılardan yayılan bu ışığı algılayarak görülebilir hale getirirler.

1900′ lü yılların başında, fizikteki temel sorunların başında ısıtılan bir metalin nasıl ve neden ışıma yaptığı gelmekteydi. Metal bir cisim sürekli ısıtıldığında cisim önce kızarır, sıcaklığı arttıkça da rengi beyaza doğru kayar. Dikkatli bir inceleme yapıldığında, cismin sıcaklığı yükseldikçe yayınladığı ışığın kızılötesi bölgeden, görülebilir ve morötesi bölgeye yayıldığı görülür.

Klasik fizik anlayışına göre ısıtılan cismin sıcaklığı arttıkça yaydığı ışımanın dalga boyunun küçülerek frekansının artacağı ve bu durumun sürekli olacağı zannediliyordu. Ancak bu durumun hiç de teorik olarak hesaplandığı gibi olmadığı deneyler sonucunda anlaşıldı. Klasik mekanik anlayışı ile bu duruma açıklama getirilemedi. Modern fiziğin ilk adımlarının atılmasına neden olan ve klasik fizikte ilk olarak yaşanan tıkanıklık kara cisim ışımasıdır. Problem, kara cisim tarafından yayılan ışımanın dalga boyu dağılımını anlamak ve buna tutarlı bir cevap vermekte odaklanmıştır.

Kara cisim, üzerine düşen bütün ışınları soğuran (yutan), hiçbir ışını yansıtmadığı veya geçirmediği için de siyah görünen bir cisimdir. Fakat bu tanıma uyan gerçek bir cisim yoktur. Bu nedenle kara cisim, üzerinde çok küçük bir delik olan bir küreciğe benzetilebilir. Bu delikten içeri giren ışık iç kısmında hapsolur. İçeri giren ışığın bir kısmı oyuğun iç yüzeylerinde yansırken bir kısmı da soğrulur. Her yansımada bir kısmı soğrulduğu için, birçok yansıma sonucunda ışığın tamamı yutulur. Giren ışık dışarı çıkamaz. Bu şekilde gelen ışığı hapseden cisimler siyah görünür.

Kara cisim ışıması ise bir cismin sıcaklığından dolayı etrafa yaydığı ışınım (elektromanyetik dalga) dır. Kâinatta mevcut olabilecek en düşük sıcaklık 0 K dir. Bu sıcaklıkta maddenin tanecik hareketi tamamen durmuş kabul edilir. 0 K den daha sıcak olan tüm cisimler ışıma yaparlar. Ancak yapılan ışıma görünür dalga boyunda olmadığı için biz bu ışımaları göremeyiz. Cismin sıcaklığı arttığında görünür ışık yaymaya başlar. Yanan sıcak linyit kömürü parçaları arasındaki boşluklardan yayılan kızıllık kara cisim ışımasına iyi bir örnektir. Işığın rengi kömür parçalarının sıcaklığına bağlıdır.

Grafikte kara cisim ışıma enerjisinin deneysel olarak sıcaklık ve dalga boyu ile nasıl değiştiği gösterilmektedir. Eğrinin alt kısmı yayınlanan ışıma miktarıdır. Cismin sıcaklığı arttıkça iki belirgin sonuç ortaya çıkmaktadır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir