कृष्णशरीरविकिरणम्


कृष्णशरीरविकिरणम्

मैक्स कार्ल प्लैंक (लेखकस्य विषये)

मैक्स कार्ल् अर्न्स्ट् लुड्विग् प्लैङ्क् (२३ एप्रिल १८५८ – ४ अक्टोबर् १९४७) जर्मन-सैद्धान्तिक-भौतिकशास्त्रज्ञः आसीत् यस्य ऊर्जा-क्वाण्टा-आविष्कारेण १९१८ तमे वर्षे भौतिकशास्त्रस्य नोबेल्-पुरस्कारः प्राप्तः | प्लैङ्क् इत्यनेन सैद्धान्तिकभौतिकशास्त्रे बहवः पर्याप्ताः योगदानाः कृताः, परन्तु भौतिकशास्त्रज्ञत्वेन तस्य प्रसिद्धिः मुख्यतया क्वाण्टम्-सिद्धान्तस्य प्रवर्तकत्वेन तस्य भूमिकायाः उपरि अवलम्बते,[५] यया परमाणु-उपपरमाणु-प्रक्रियाणां विषये मानवीय-अवगमने क्रान्तिः अभवत् | १९४८ तमे वर्षे जर्मनीदेशस्य वैज्ञानिकसंस्थायाः कैसर विल्हेल्म् सोसाइटी (यस्याः प्लैङ्क् द्विवारं अध्यक्षः आसीत्) इत्यस्य नाम मैक्स प्लैङ्क् सोसाइटी (MPG) इति अभवत् ।

कृष्णशरीरविकिरणम्

सर्वे सामान्यपदार्थाः विद्युत्चुम्बकीयविकिरणं उत्सर्जयन्ति यदा तस्य तापमानं निरपेक्षशून्यात् अधिकं भवति । विकिरणः शरीरस्य आन्तरिकशक्तिः विद्युत्चुम्बकीयशक्त्या परिवर्तनं प्रतिनिधियति, अतः तापविकिरणः इति उच्यते । एन्ट्रोपीयाः विकिरणीयवितरणस्य स्वतःस्फूर्तप्रक्रिया अस्ति । तद्विपरीतम् सर्वे सामान्यपदार्थाः विद्युत्चुम्बकीयविकिरणं किञ्चित्पर्यन्तं अवशोषयन्ति । यत् वस्तु तस्मिन् पतितं सर्वं विकिरणं, सर्वेषु तरङ्गदैर्घ्येषु अवशोषयति, तत्स्थूलाक्षरैः युक्तः भागः कृष्णपिण्डम् इति उच्यते । यदा कृष्णपिण्डः एकरूपेण तापमात्रे भवति तदा तस्य उत्सर्जनस्य लक्षणीयं आवृत्तिवितरणं भवति यत् तापमानस्य आधारेण भवति । अस्य उत्सर्जनं कृष्णशरीरविकिरणम् इति कथ्यते । कक्षतापमाने कृष्णशरीरं अधिकतया अवरक्तवर्णक्रमे विकीर्णं भवति, यत् मानवनेत्रेण न ज्ञातुं शक्यते, परन्तु केभ्यः सरीसृपैः अनुभूयते | यथा यथा वस्तुनः तापमानं प्रायः ५०० °C यावत् वर्धते तथा तथा उत्सर्जनवर्णक्रमः प्रबलः भूत्वा मानवस्य दृष्टिपरिधिपर्यन्तं विस्तारं प्राप्नोति, वस्तु च जड रक्तवर्णः दृश्यते | यथा यथा तस्य तापमानं वर्धते तथा तथा अधिकाधिकं नारङ्ग-पीत-हरिद्रा-नील-प्रकाशं (अन्ततः वायलेट्, पराबैंगनी-वर्णात् परं) उत्सर्जयति ।

कृष्णशरीरविकिरणः कृष्णपिण्डेन उत्सर्जितः शरीरस्य अन्तः, परितः वा तापगतिकीसन्तुलने स्थितः तापविद्युत्चुम्बकीयविकिरणः भवति | अस्य विशिष्टः, निरन्तरः तरङ्गदैर्घ्यवर्णक्रमः भवति, यः तीव्रतायां विपरीतरूपेण सम्बद्धः अस्ति, यः केवलं शरीरस्य तापमानस्य उपरि आश्रितः अस्ति, यत् गणनानां सिद्धान्तानां च कृते एकरूपं नित्यं च कल्प्यते | सम्यक् इन्सुलेटेड् परिसरः यः आन्तरिकरूपेण तापसन्तुलने भवति, तस्मिन् कृष्णशरीरविकिरणं भवति | भित्तिनिर्मितेन छिद्रेण तत् उत्सर्जयिष्यति, यद्यपि छिद्रं लघु भवति यत् समतायां नगण्यः प्रभावः भवति | अनेकसाधारणवस्तूनाम् स्वतःस्फूर्तरूपेण उत्सर्जितं तापविकिरणं कृष्णशरीरविकिरणरूपेण अनुमानितुं शक्यते | विशेषं महत्त्वं यद्यपि ग्रहतारकाः (पृथिवीसूर्यसहिताः) न स्वपरिवेशेन सह तापसन्तुलनं न च सिद्धकृष्णपिण्डानि, तथापि कृष्णशरीरविकिरणं अद्यापि तेषां उत्सर्जितशक्तेः उत्तमः प्रथमसन्निकर्षः अस्ति | सूर्यस्य विकिरणं पृथिव्याः वायुमण्डलेन छानयित्वा एवं “दिवसप्रकाशस्य” लक्षणं भवति, यस्य उपयोगाय मनुष्याः विकसिताः सन्ति | 

कृष्णशरीरविकिरणस्य विकिरणतीव्रतायाः अद्वितीयं सर्वथा स्थिरं वितरणं भवति यत् गुहायां उष्मागतिकीसन्तुलने स्थातुं शक्नोति । समतायां प्रत्येकं आवृत्तेः कृते अन्यावृत्तिसापेक्षतया पिण्डात् यः विकिरणस्य तीव्रता निर्गच्छति परावर्त्यते च (अर्थात् तस्य पृष्ठतः निर्गच्छन्ती विकिरणस्य शुद्धमात्रा, वर्णक्रमीयप्रकाशः इति उच्यते) केवलं समतातापमात्रेण निर्धारिता भवति तथा च भवति | कृष्णशरीरस्य (सिद्धशोषकस्य) कृते परावर्तितं विकिरणं नास्ति, अतः वर्णक्रमीयप्रकाशः सर्वथा उत्सर्जनकारणात् भवति । तदतिरिक्तं कृष्णपिण्डः प्रसारितः उत्सर्जकः (तस्य उत्सर्जनं दिशि स्वतन्त्रं भवति) भवति । फलतः कृष्णशरीरविकिरणं तापसन्तुलने कृष्णपिण्डात् विकिरणरूपेण दृश्यते । कृष्णशरीरविकिरणं प्रकाशस्य दृश्यमानं प्रकाशं भवति यदि वस्तुनः तापमानं पर्याप्तं उच्चं भवति । ड्रेपर-बिन्दुः तत् तापमानं यस्मिन् सर्वे ठोसपदार्थाः मन्द-रक्तवर्णेन प्रकाशन्ते, प्रायः ७९८ के | १००० के विशालस्य एकरूपेण तापितस्य अपारदर्शकभित्तियुक्तस्य गुहास्य (अवकाशवत्) भित्तिस्थं लघु उद्घाटनं, बहिः दृष्ट्वा रक्तं दृश्यते; ६००० के.पर्यन्तं श्वेतवर्णं दृश्यते । अण्डकोषः कथं निर्मितः, केन पदार्थेन वा यावत् सः निर्मितः भवति यत् प्रायः सर्वं प्रकाशं प्रविशति तस्य भित्तिभिः अवशोषितं भवति, तावत् कृष्णशरीरविकिरणस्य उत्तमं सन्निकर्षं भवति | यत् प्रकाशं निर्गच्छति तस्य वर्णक्रमः, अतः वर्णः च केवलं गुहातापमानस्य कार्यं भविष्यति ।

कृष्णशरीरविकिरणस्य एकः लक्षणीयः, निरन्तरः आवृत्तिवर्णक्रमः भवति यः केवलं शरीरस्य तापमानस्य उपरि निर्भरं भवति, यत् प्लैङ्क् स्पेक्ट्रम् अथवा प्लैङ्क् नियमः इति कथ्यते | वर्णक्रमः एकस्मिन् लक्षणीय-आवृत्तौ शिखरं प्राप्नोति यत् तापमानस्य वर्धनेन सह अधिक-आवृत्तिषु स्थानान्तरं करोति, कक्षतापमाने च अधिकांशं उत्सर्जनं विद्युत्-चुम्बकीय-वर्णक्रमस्य अवरक्त-प्रदेशे भवति | यथा यथा तापमानं प्रायः ५०० डिग्री सेल्सियसतः अधिकं वर्धते तथा तथा कृष्णपिण्डाः महत्त्वपूर्णमात्रायां दृश्यप्रकाशं उत्सर्जयितुं आरभन्ते । मानवनेत्रेण अन्धकारे दृष्टः प्रथमः मन्दः कान्तिः “भूत” ग्रे इव दृश्यते । वर्धमानतापमानेन प्रकाशं परितः काचित् पृष्ठभूमिः भवति चेदपि प्रकाशः दृश्यमानः भवति: प्रथमं जडं रक्तं, ततः पीतं, अन्ते च तापमानस्य वर्धमानेन “चकाचौंधं नीलवर्णीयं श्वेतम्” इति | यदा शरीरं श्वेतवर्णं दृश्यते तदा तस्य ऊर्जायाः पर्याप्तं अंशं पराबैंगनीविकिरणरूपेण उत्सर्जयति । सूर्यः, यस्य प्रभावी तापमानं प्रायः ५८०० के, दृश्यमानवर्णक्रमस्य मध्यभागे पीत-हरितभागे शिखरयुक्तं उत्सर्जनवर्णक्रमं युक्तं अनुमानितकृष्णशरीरं भवति, परन्तु पराबैंगनीवर्णे अपि महत्त्वपूर्णशक्तिः भवति | कृष्णशरीरविकिरणेन गुहाविकिरणस्य उष्मागतिकीसन्तुलनस्थितेः अन्वेषणं भवति ।

सन्दर्भाः

https://www.britannica.com/science/blackbody-radiation

https://en.wikipedia.org/wiki/Black-body_radiation

https://en.wikipedia.org/wiki/Max_Planck