نظریه تابش گرمایی

هرگاه سیستمی از جسم های تابش كننده و جذب كننده بسته باشد در اینصورت گاز فوتونی « گازی كه جسم ها به یاری آن انرژی تبادل می كنند » باید با اتم های تامین كننده فوتون ها در تعادل باشد. تعداد فوتون ها با انرژی hv به این بستگی دارد كه چند اتم در سطح E۱ و چند تا در سطح E۲ قرار دارند؟. در مورد تعادل این عددها بدون تغییر باقی می مانند. به هر حال از آنجا كه روندهای تحریك و تابش در همان زمان روی می دهند. تعادل ماهیت دینامیك دارد. اتم ها یا سیستم اتمی به طریقی ( با برخورد با ذره ها یا بر اثر جذب یك فوتون از خارج ) به سطح بالاتری ارتقا می یابند. سیستم تا مدت تا حدی نامعین ( معمولا كسری از یك ثانیه ) در حالت تحریك شده پافشاری می كندو سپس به سطح پایین تری بر می گردد. این روند را تابش خودبخودی می خوانند. اتم همانند توپ كوچكی رفتار می كند كه بر روی قله نوك تیزی با برجستگی ها و فرورفتگی های پیچیده قرار دارد. كمترین نسیم كافی است تا تعادل را بر هم زند. توپ رو به پایین دره معمولا پایین ترین نقطه غلت می خورد و در این صورت تنها تاثیر نیرومندی می تواند دوباره آن را در بیاورد ما می گوییم كه اتم در پایین ترین سطح افتاده است و در حالت پایداری است.ولی در اینجا باید توجه كنیم كه بین قله و پست ترین بخش های دره حالت های بینابینی نیز وجود دارد. ممكن است توپ در فرورفتگی ناچیزی در حال سكون باشد كه می توان آن را به یاری به اصطلاح دمی از هوا و با حداقل فشار كمی از مخمصه نجات داد.این حالت ناپایدار تزلزل پذیر است. بدین ترتیب در كنار حالت پایدار و تحریك شده نوع سومی از سطح انرژی - نوع تزلزل پذیری - وجود دارد. خلاصه كنیم در اینصورت انتقال در هر دو جهت روی خواهد داد. ابتدا یك اتم و سپس اتم دیگری به سطح انرژی بالاتری حركت خواهد كرد.در لحظه بعدی آن ها به سطح پایین تر سقوط خواهد كرد و نور خارج می كنند ولی در همان زمان ویژه اتم های دیگری انرژی دریافت خواهد كرد و به سطح های بالاتر ارتقا خواهند یافت.قانون بقای انرژی ملزم می كند كه تعداد انتقال به بالا با تعداد انتقال به پایین برابری می كند. تعداد انتقال به بالا به چه چیزی بستگی دارد؟
دو عامل : نخست تعداد اتم ها در طبقه پایین تر و دوم تعداد ضربه ها یا برخورد كه آن ها را به طبقه بالاتر ارتقا می دهد از تعداد رو به پایین چه ؟البته آن با تعداد اتم های واقع در طبقه بالاتر تعیین می شود و به نظر خواهد رسید كه مستقل از هر عامل دیگری است. این دقیقا همان چیزی است كه فیزیكدانان در ابتدا تصور می كردند و با این حال تكه ها با هم جور در نمی آمدند. تعداد انتقال های بالا كه به دو عامل بستگی دارد با مقایسه تعداد انتقال های رو به پایین كه تنها به یك عامل بستگی دارد با افزایش دما بسیار تندتر افزایش می یافت . معلوم شد كه این مدل چنین آشكاری هیچ و پوچ است. دیر یا زود همه اتم ها به بالاترین سطح رانده می شدند. سیستم در حالت ناپایداری بدون هیچ تابشی می بود.دقیقا همین نتیجه گیری غیر ممكن بود كه انیشتین در سال ۱۹۲۶ از میان استدلال های پیشینیان خود دست چین كرد. ظاهرا تاثیر « نفوذ » دیگری وجود داشت كه بر انتقال اتم ها از طبقه بالاتر به طبقه پایین تر اثر می گذاشت. هر كس تنها می توانست نتیجه بگیرد كه علاوه بر انتقال خودبخودی انتقال اجباری به سطح پایین تر وجود داشت.به اصطلاح تابش ( امیسیون ) تحریك شده چیست؟ به طور خلاصه این است سیستمی در سطح پایین تر است آن با تفاوتE۲-E۱=hv از سطح پایین تر جدا شده است. اینك هرگاه فوتونی با انرژی hv بر روی سطح بیفتد در اینصورت سیستم را وادار می كند تا به سطح پایین تری حركت كند. این فوتون افتاده در طول روند جذب نمی شود ولی به حركت خود ادامه می دهد در حالی كه با فوتون تازه ای دقیقا از همان نوع كه توسط فوتون نخست ایجاد شده است همراهی می شود. در این استدلال دنبال هیچ منطقی نباشید. آن استدلال اشراقی حدس بود و قرار بود آزمایش درست یا نادرست بودن آن را اثبات كند با استفاده از فرض خروج ( تابش ) تحریك شده ما قادریم فرومولی كمی اتخاذ كنیم كه نمودار تابش را به صورت تابعی از طول موج جسم گرم شده نمایان می سازد. تئوری ثابت كرد كه توافق نمایانی با آزمایش دارد و بدین ترتیب فرضیه را محق جلوه داد.

نقل از هوپا
منبع: پارس اسکای