Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Kara Cisim Işıması Nedir?

Kara Cisim Işıması Nedir?
5 dakika
13,111
Tüm Reklamları Kapat

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.

"Kara cisim ışıması nedir?" sorusunu cevaplamak ve anlamlandırmak biraz zor olabilir. Lakin bu olay fiziksel birçok olgunun temelinde yatar. Eğer kara cisim ışımasının ne olduğunu tam olarak anlayabilirseniz, fizik alanında ufkunuz genişleyecektir.

Daha basit bir ifadeyle kara cisim ışımasını (ya da siyah cisim radyasyonunu) açıklamaya çalışalım. Burada öncelikli olarak bilinmesi gereken ışıma kelimesinin aslında radyasyon ile aynı olduğudur. Genellikle radyasyon denilince akla sağlığı tehdit eden iyonize edici radyasyon gelir, fakat radyasyon sadece bundan ibaret değildir. Gördüğümüz ışık dahil tüm elektromanyetik spektrum bir radyasyondur. Eğer bu konu kafanızı karıştırıyorsa, elektromanyetik spektrum konusuna göz atmakta fayda var.

Tüm Reklamları Kapat

Kara Cisim Işımasının Doğası

Kara cisim ışıması, özetle şunu söyler: Her cisim, var olan sıcaklığından ötürü bir ışıma yapar.

Fakat yapılan bu ışıma farklı dalga boylarında, farklı şiddettedir. Nispeten sıcak cisimler daha ziyade moröte (ultraviyole) bölgede ışıma yaparken, nispeten soğuk cisimler ise daha çok kızılöte (infrared) bölgede ışıma yapar. Buna ek olarak cismin sıcaklığı arttıkça her bölgede yaptığı ışıma da artmaktadır. Yani soğuk cisimler, en fazla ışımalarını kızılötede bölgede yapıyor; fakat sıcak cisimler kızılöte bölgede soğuk cisimlerden de daha çok ışıma yapıyor. Ancak sıcak cisimler kendi içlerinde en baskın olarak morötede daha fazla ışıma yapıyor.

Bu sebeple soğuk yıldızlar kırmızı görünürken, sıcaklık arttıkça yıldızların rengi önce sarıya ardından beyaza ardından da maviye doğru gidiyor. Biraz karmaşık görünen ifadeler olduğunun farkındayım. İşe biraz matematiksel açıdan yaklaşırsak yorumlamak çok daha kolay olacaktır.

Yukarıdaki grafikte yatay eksen dalga boyunu gösteriyor. Soldan sağa doğru gidildikçe dalga boyunun arttığına yani enerjinin azaldığına dikkat edin. Yatay eksende solda kalan bölüm, yüksek enerjili taraf olduğu için, basitçe moröte taraf olarak adlandıracağım. Aslında orada X ışınları gibi birçok ışıma daha var, fakat görsel bölgede maviden sonra geldikleri için basitçe morötesi demeyi anlatım kolaylığı açısından uygun görüyoruz. Dolayısıyla yatayda sağda kalan bölge de yine radyo dalgaları gibi farklı dalgaları barındırsa da oraya da basitçe "kızılötesi bölge" diyeceğiz. Dikey eksende gördüğümüz değer ise yapılan ışımanın yeğinliğini, yani basitçe miktarını belirtiyor.

Tüm Reklamları Kapat

Sıcaklık ve Kara Cisim Işıması İlişkisi

Siyah ile gösterilen 3500 K sıcaklığa sahip olan bir cismin, yaptığı ışımanın maksimum dalga boyuna dikkat edin. Bu dalga boyu, 4000 K olan cismin yaptığı ışımanın, maksimum olduğu dalga boyundan daha uzun dalga boyuna denk düşer. Sıcaklık arttıkça tepe noktasının sola kaydığını, yani sıcaklık arttıkça en fazla yapılan ışımanın dalga boyunun kısaldığını görürüz. Bir başka deyişle sıcaklık arttıkça, en fazla yapılan ışımanın enerjisi de artmaktadır. Bir diğer dikkat çekici nokta ise, sıcaklık arttıkça tüm bölgelerde yapılan ışımanın arttığıdır. Bu konuda daha fazla bilgi için Wien Yasası yazımızı okuyabilirsiniz.

Tam olarak bu sebeplerden ötürü, ısıttığınız bir cisim önce kırmızı görünmeye başlar. Çünkü gözümüzün görme aralığına denk düşen en düşük enerjili ışıma kırmızı renge karşılık gelir. Ardından ısıtmaya devam ettikçe cismin yapacağı ışıma kırmızı bölgede artacaktır. Bu daha kızıl olmasına sebep olmalı diye düşünebilirsiniz. Fakat daha yüksek enerjili mavi bölgede yapacağı ışıma, kırmızı bölgede yapacağından çok daha fazla artar. Dolayısıyla hali hazırda kırmızı görünen cisme bir de mavi renk eklenir. Tüm renkleri karıştırırsanız elde edeceğiniz renk beyaz olduğundan, eşitlik durumunda cisim beyaz görünecektir. Eğer biraz daha ısıtır ve mavi bölgede yaptığı ışımayı artırırsanız, beyaza mavi eklendiği için mavi görünmesine sebep olursunuz.

Yukarıdaki fotoğrafta, ısıtılan bir demirde bunun harika bir örneğini görüyoruz. Demirin en çok ısınan bölgesi yüksek sıcaklığı sebebiyle beyaz görünürken, giderek aşağıya doğru daha soğuk olan bölgeleri sarı, ardından da kırmızı olarak görüyoruz. Burada gördüğümüz olay, doğrudan kara cisim ışımasına bir örnektir. Fakat buradaki cismin bizim varsaydığımız gibi bir cisim olmadığını da unutmayın.

Kısaca Kara Cisim Işıması

Özetle, kara cisim ışımasıyla ilgili şu noktaları vurgulayabiliriz:

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

  • Her cisim sıcaklığından ötürü bir ışıma yapar.
  • Bu ışımanın bir maksimum noktası bulunur.
  • Cismin sıcaklığı arttıkça maksimum noktası, yüksek enerjili tarafa doğru kayar (Wien kayma yasası).
  • Cismin sıcaklığı arttıkça her bölgede yaptığı ışıma artar.
  • Bu nedenle ısınan cisim önce kırmızı, ardından sarı, ardından beyaz, ardından da mavimsi tonlarda görünür.

Isınan bir demir bu nedenle kızarır, ardından sararır. Aynı sebepten ötürü hiç yeşil yıldız yoktur.

Teori vs. Pratik

Her madde doğası gereği, yukarıda paylaştığımız gibi pürüzsüz bir eğri vermek yerine, bu eğrinin üzerinde girintiler çıkıntılar olan bir eğri verir. Hiçbir cisim asla böyle pürüzsüz bir eğri vermez. Örneğin aşağıdaki görsel, Güneş'in spektrumuna aittir. Buradaki girintiler, Güneş'ten yayılan fakat oradaki gazlarla etkileşime girdiği için bir takım soğurulmaya (absorption) maruz kalan dalga boylarını işaret eder.

İleri Okuma: Kara Cisim Işıması Formülleri

Planck Fonksiyonu

hh Planck sabiti, cc ışık hızı ν\nu frekans, TT sıcaklık, kBk_B boltzmann sabiti olmak üzere Planck fonksiyonu aşağıdaki gibi verilir.

Bν(T)=2hν3c21ehνkBT−1\Large B_{\nu}(T) =\frac{2h\nu^3}{c^2}\frac{1}{e^{\frac{h\nu}{k_B T}}-1}

Birimi W⋅sr−1⋅m−2⋅Hz−1\text{W}\cdot \text{sr}^{-1} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{Hz}^{-1}'dir.

Wien Yaklaşımı

Şu eşitsizlikten yola çıkarsak:

Tüm Reklamları Kapat

hνkT≫1\Large \frac{h\nu}{kT}\gg 1

Şunu yazabiliriz:

ehνkT−1≈ehνkT\Large e^{\frac{h\nu}{kT}}-1\approx e^{\frac{h\nu}{kT}}

Tüm Reklamları Kapat

Bu durumda Planck fonksiyonu aşağıdaki gibi yazılabilir.

Bν≈2hν3c2e−hν/kT\Large B_{\nu} \approx \frac{2h\nu^3}{c^2}e^{-h\nu/kT}

Rayleigh Yaklaşımı

Tam tersine bakalım:

hνkT≪1\Large \frac{h\nu}{kT}\ll 1

Tüm Reklamları Kapat

Agora Bilim Pazarı
  • Dış Sitelerde Paylaş

Bu eşitsizlik için Taylor serisini açtığımızda:

Bν≈2ν2kTc2\Large B_{\nu} \approx \frac{2\nu^2 kT}{c^2}

elde edilir.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
47
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

İçerikle İlgili Sorular
Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Bilim Budur! 14
  • Tebrikler! 10
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 7
  • Muhteşem! 5
  • İnanılmaz 5
  • Umut Verici! 4
  • Merak Uyandırıcı! 4
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • K. D. Boer. (2012). Stars & Stellar Evolution. ISBN: 9782759803286. Yayınevi: EDP Sciences.
  • UCSD. Black Body Radiation. Alındığı Tarih: 1 Aralık 2022. Alındığı Yer: UCSD | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 30/05/2024 15:18:42 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/12866

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Neandertaller
Ornitoloji
Atmosfer
Meyve
Temel
Entropi
Kas
Yumurta
Enfeksiyon
Doğal Seçilim
Maskeler
Filogenetik
Çağ
Konuşma
Köpekbalığı
Eğilim
Toplumsal Cinsiyet
Hayvanlar Alemi
Sars Mers
Kilometre
Metabolizma
Canlılık Ve Cansızlık Arasındaki Farklar
Karbonhidrat
Fizyoloji
Sağlık
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün Türkiye'de bilime ve bilim okuryazarlığına neler katacaksın?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
Ö. Kayalı, et al. Kara Cisim Işıması Nedir?. (1 Aralık 2022). Alındığı Tarih: 30 Mayıs 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/12866
Kayalı, Ö., Bakırcı, Ç. M. (2022, December 01). Kara Cisim Işıması Nedir?. Evrim Ağacı. Retrieved May 30, 2024. from https://evrimagaci.org/s/12866
Ö. Kayalı, et al. “Kara Cisim Işıması Nedir?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, 01 Dec. 2022, https://evrimagaci.org/s/12866.
Kayalı, Ögetay. Bakırcı, Çağrı Mert. “Kara Cisim Işıması Nedir?.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, December 01, 2022. https://evrimagaci.org/s/12866.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close