kara cisim ışıması

termodinamik dengede bulunan bir kara cismin, yalnızca sıcaklığından ötürü yaptığı ışımaya kara cisim ışıması (ya da siyah cisim ışıması) denir. kara cisim ise; üzerine düşen tüm ışınımı soğuran ve hiçbirini yansıtmayan, bu sebeple de kara olması gerektiğini ön gördüğümüz, tamamen varsayımsal bir cisimdir. yapılan bu ışımayı inceleyip matematiksel olarak ifade ettiğimiz fonksiyon planck dağılım fonksiyonudur.

fotoelektrik olayla beraber ışığın dalga modeli ile açıklanamayan, parçacık modeli ile açıklanabilen fiziksel olay.

termal kameraların çalışma prensibinin temelindeki olay. her cisim gibi insan vücudu da ışıma yapar. insan bedeninin yaptığı kızıl ötesi dalgaboyundaki bu ışıma çeşitli tekniklerle tespit edilip görselleştirilir.

max planck tarafından üzerinde yapılan çalışmalar neticesinde kuantum mekaniği'nin doğmasına sebep olmuş fizik konusu.

oooo başlığa gel :) buraya uzun yazı yazılır.
not: burası kısa sürede uzuuuun bir yazı ile doldurulacaktır. reklamlar : fotoelektrik olay

format gereği tanım: siyah cisim ışıyor işte.

kara cisim ya da siyah cisim olarak anılan ve üzerine düşen ışığı yansıtmayan teorik cismin, üzerine düşen tüm elektromanyetik dalgaları mükemmel bir şekilde soğurması ve sonra da elektromanyetik bir radyasyon şeklinde yayması olarak tanımlanabilecek ışınım.

***

bir cisim mutlak sıfır dediğimiz sıcaklığın üzerinde bir sıcaklığa sahipse, ışıma yapar, yani belirli bir miktarda enerji yayar. sıcak olan cisimler, daha soğuk olanlara kıyasla daha fazla enerji yayarlar. mesela normalde bir parça demirin sessiz sakin durduğunu görürüz ama ısıtılmaya ve akkor hale gelmeye başlayan demir, kırmızı, turuncu gibi renklerde parlamaya başlar. yani sıcaklık, cisimden yayılan enerjinin dalga boyunu belirler.

gün içerisinde çok çeşitli kaynaklardan elektromanyetik dalgalara maruz kalıyoruz hepimiz. bu dalgaların bir kısmını vücudumuz emip geri yayarken bir kısmını da yansıtıyor. bu, tüm cisimler için geçerli. eğer dengedeki bir cisimden bahsediyorsak, radyasyonun emilme hızıyla yayılma hızı aynı olmalı demektir. eğer elimizde mükemmel bir cisim varsa, bu cisim üzerine düşen tüm radyasyonu fire vermeksizin emecektir ve yansıtmayacaktır. gerçek hayatta karşılaşmadığımız bu teorik cisme kara cisim diyoruz.

--- edit ---
konuyla bağlantılı olarak şunu ekleyeyim: pirometreler, cismin yaydığı ışınımı ve dolayısıyla sıcaklığını ölçmek için kullanılır. cisme doğrudan temas etmezler. cismin yaydığı radyasyonu ufak bir düzenek aracılığıyla bir yere odaklayıp, bunun sonucunda bir elektrik enerjisi üretilmesini ve bunun da sıcaklığa dönüştürülmesini sağlarlar. yani çalışma prensibi, buradaki konuyla yakından ilgilidir.
hatırlatma için sevgili head'e teşekkür ediyorum.

***

bir kara cismin ışıması, birkaç yasa ile ifade edilir:
- planck yasası (herhangi bir kara cismin ışınımını genel olarak tanımlar)
- wien kayma yasası (ışınım frekansı ya da dalga boyu ile mutlak sıcaklık arasında ilişki kurar)
- stefan - boltzmann yasası (ışınımda yayılan enerjiyle mutlak sıcaklık arasındaki ilişkiyi gösterir)

rayleigh - jeans yasası daha önce bu ışımayı açıklamaya çalışsa da yasa ile gözlemler birbirine uymamıştır.
(bkz: morötesi felaket)

kara cisim ışınımının, dalga boyuna karşı radyasyon yoğunluğunu bir grafiğe döktüğünüzde, karşınıza şöyle bir görüntü çıkar:

görselin kaynağı

grafikte ışınımın sıcaklığa ilişkin değerlere bağlılığını da rahatlıkla görebilirsiniz.

***

her ne kadar doğada kara cisim diye bir şey doğrudan gözlenmese de, astronomide yıldızlar birer kara cisim gibi değerlendirilir. zira yaptıkları ışınımın grafiği, tıpkı yukarıda verdiğim grafik gibidir. yine astronomide kozmik mikrodalga arka plan ışınımı dediğimiz radyasyon da yukarıdaki gibi, planck eğrisine uyumlu bir grafik verir.

ayrıca dünya üzerinde kara cisim denen şeye en yakın madde için (bkz: vantablack)