قانون رايلي جينس: هو أحد القوانين الفيزيائية التي حاولت تفسير الإشعاع الطيفي للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يصدره الجسم، وقد كانت من المحاولات المفيدة، ولكنها لم تكن ناجحة تماما في إنشاء الشكل الوظيفي لأطياف الإشعاع الحراري، وانشأ القانون على يد عالمان في علم الفيزياء، واشتق اسم القانون من اسم كل منهما.
معلومات عن قانون رايلي جينس في علم الفيزياء:
– قام كل من العالم وليم ستروك رايلي، والعالم جيمس جينس وهما عالمان فيزياء في القرن التاسع عشر، قاما بإجراء العديد من الحسابات حول الجسم الحار باستخدام قانون توزيع الطاقة في حالة الاتزان، ولكن لم تكن النتائج منطقية حيث رفضها كل من علماء الرياضيات وعلماء الفيزياء.
– ثم قاما معا بوضع قانون جديد، واعادا الحسابات مرة اخرى من جديد فحصلا على نتيجة مقبولة، وقاما بتسمية القانون بقانون رايلي جينس، ووفقا لذلك القانون، فإن كثافة الطاقة (u)، لكل فاصل زمني للوحدة عند تردد (ν )، و(k) هو ثابت بولتزمان، و(T) هو درجة الحرارة المطلقة للجسم المشع و(c) هي سرعة الضوء في فراغ.
uν = 8πν²kT / c²
– وقد تم اشتقاق قانون رايلي جينس للإشعاع عن طريق النظر إلى مكعب طول حافته (L )، ويقوم المكعب بعكس الإشعاع، فتنتج موجات دائمة للإشعاع طول الموجة هو (λ)، وافترضا إذا كان نصف الموجات تتناسب مع الفاصل الزمني، فإن الإشعاع الموازية لحافة المكعب هي L / (λ / 2) = m
مما ينتج أن λ = 2L / m
حيث أن بين نقطتين النهاية يوجد موجتين، واحدة لكل استقطاب، وهناك عدد من الموجات تتضاعف لتأخذ في الاعتبار مسألة الاستقطاب، حيث أن التردد (ν) يساوي c / λ، و(c) هي سرعة الضوء.
– تتناسب صيغة القانون مع الوسائل التجريبية للترددات المنخفضة، ولكنها فشلت عند استخدامها في الترددات العالية، وكان فشل الصيغة مع الترددات العالية في نهاية القرن التاسع عشر كارثة كبيرة، سميت بكارثة الأشعة فوق البنفسجية، وذلك يعني أن هناك نقص في القانون، حيث أنه يعطي قيمة إلى الثابت التعسفي في صيغة الإشعاع الحراري، وقد كان ذلك بداية لحل هذه المشكلة على يد العالم ماكس بلان، من خلال الفيزياء الحديثة بعدما اثبت فشل الفيزياء التقليدية.
– وقد تنبأ كل من وليم ستروك رايلي، وجيمس جينس أن الجسم الأسود سيصبح أكثر إشراقا عند ترددات أعلى من الإشعاع، وأن الطاقة الكلية المشعة لكل وحدة مساحة من الجسم الأسود ستكون بلا حدود، ولكنها فشلت في تفسير طيف الجسم الأسود، وظهرت نتائج غير واقعية مع الموجات الطويلة، واثبت ذلك فشل الفيزياء الكلاسيكية.
قانون بلانك:
استطاع العالم الفيزيائي الألماني ماكس بلانك أن يجد سبب في اختلاف الحسابات النظرية، والقياسات التي تم تجربتها، وعمل على صياغة قانون جديد جمع فيه بين قانون رايلي جينس وبين قانون فين، وسمي القانون بقانون بلانك للإشعاع الكهرومغناطيسي، وتوصل من خلال ذلك إلى ثابت سمى بثابت بلانك (H)، وهو من الثوابت الطبيعية ذات اهمية كبيرة في بناء المادة، واعتمد على نظرية الكم، والنظرية النسبية، وبفضل هذه القانون تم الحصول على الكثير من التطبيقات والانجازات.
ويتضمن قانون بلانك الطاقة المنبعثة لكل وحدة زمنية لكل وحدة مساحة من السطح المنبعث، لكل وحدة زاوية صلبة ، لكل وحدة طيفية، فإنه قام بصياغة القانون حيث يعتبر توزيع الطاقة الكهرومغناطيسية على مستويات اهتزاز الذرات الموجودة في المادة.
معلومات عن قانون رايلي جينس في علم الفيزياء:
– قام كل من العالم وليم ستروك رايلي، والعالم جيمس جينس وهما عالمان فيزياء في القرن التاسع عشر، قاما بإجراء العديد من الحسابات حول الجسم الحار باستخدام قانون توزيع الطاقة في حالة الاتزان، ولكن لم تكن النتائج منطقية حيث رفضها كل من علماء الرياضيات وعلماء الفيزياء.
– ثم قاما معا بوضع قانون جديد، واعادا الحسابات مرة اخرى من جديد فحصلا على نتيجة مقبولة، وقاما بتسمية القانون بقانون رايلي جينس، ووفقا لذلك القانون، فإن كثافة الطاقة (u)، لكل فاصل زمني للوحدة عند تردد (ν )، و(k) هو ثابت بولتزمان، و(T) هو درجة الحرارة المطلقة للجسم المشع و(c) هي سرعة الضوء في فراغ.
uν = 8πν²kT / c²
– وقد تم اشتقاق قانون رايلي جينس للإشعاع عن طريق النظر إلى مكعب طول حافته (L )، ويقوم المكعب بعكس الإشعاع، فتنتج موجات دائمة للإشعاع طول الموجة هو (λ)، وافترضا إذا كان نصف الموجات تتناسب مع الفاصل الزمني، فإن الإشعاع الموازية لحافة المكعب هي L / (λ / 2) = m
مما ينتج أن λ = 2L / m
حيث أن بين نقطتين النهاية يوجد موجتين، واحدة لكل استقطاب، وهناك عدد من الموجات تتضاعف لتأخذ في الاعتبار مسألة الاستقطاب، حيث أن التردد (ν) يساوي c / λ، و(c) هي سرعة الضوء.
– تتناسب صيغة القانون مع الوسائل التجريبية للترددات المنخفضة، ولكنها فشلت عند استخدامها في الترددات العالية، وكان فشل الصيغة مع الترددات العالية في نهاية القرن التاسع عشر كارثة كبيرة، سميت بكارثة الأشعة فوق البنفسجية، وذلك يعني أن هناك نقص في القانون، حيث أنه يعطي قيمة إلى الثابت التعسفي في صيغة الإشعاع الحراري، وقد كان ذلك بداية لحل هذه المشكلة على يد العالم ماكس بلان، من خلال الفيزياء الحديثة بعدما اثبت فشل الفيزياء التقليدية.
– وقد تنبأ كل من وليم ستروك رايلي، وجيمس جينس أن الجسم الأسود سيصبح أكثر إشراقا عند ترددات أعلى من الإشعاع، وأن الطاقة الكلية المشعة لكل وحدة مساحة من الجسم الأسود ستكون بلا حدود، ولكنها فشلت في تفسير طيف الجسم الأسود، وظهرت نتائج غير واقعية مع الموجات الطويلة، واثبت ذلك فشل الفيزياء الكلاسيكية.
قانون بلانك:
استطاع العالم الفيزيائي الألماني ماكس بلانك أن يجد سبب في اختلاف الحسابات النظرية، والقياسات التي تم تجربتها، وعمل على صياغة قانون جديد جمع فيه بين قانون رايلي جينس وبين قانون فين، وسمي القانون بقانون بلانك للإشعاع الكهرومغناطيسي، وتوصل من خلال ذلك إلى ثابت سمى بثابت بلانك (H)، وهو من الثوابت الطبيعية ذات اهمية كبيرة في بناء المادة، واعتمد على نظرية الكم، والنظرية النسبية، وبفضل هذه القانون تم الحصول على الكثير من التطبيقات والانجازات.
ويتضمن قانون بلانك الطاقة المنبعثة لكل وحدة زمنية لكل وحدة مساحة من السطح المنبعث، لكل وحدة زاوية صلبة ، لكل وحدة طيفية، فإنه قام بصياغة القانون حيث يعتبر توزيع الطاقة الكهرومغناطيسية على مستويات اهتزاز الذرات الموجودة في المادة.
