1- дәріс. Кіріспе жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы. ХVІІ ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды: жарықтың корпускулалық теориясы мен-жарықтың толқындық теориясы

Осылайша берілген бір температурада абсолют қара дененің әр түрлі толқын ұзындығына сәйкес салыстырмалы сәуле шығарғыштық қабілетін табуға болады. 3-суретте осындай ӛлшеулер нәтижесі график түрінде кӛрсетілген. Бұл графиктерге қарағанда абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеті оның, температурасы кӛтерілген сайын күшейе түседі. Әрбір қисықтың бір максимумы ( r_ -дің бір максимал мәні) болады, температура

артқан сайын ол максимум қысқа толқындар алқабына қарай ығысады. Бүл айтылғандар температура кӛтерілгенде дененің жарқырауы, демек жарықтылығы да, қауырт күшейетіндігін, сонымен қабат шығарылатын сәуле түсі де ӛзгеретіндігін қуаттайды. Егер дене температурасы тӛмен болса, r_ -дің максимал мәні ұзын толқындар алқабында

жатады, дене инфрақызыл сәулелерді мол шығарады. Кӛрінетін сәулелер үлесіне келетін энергия аз болады, кӛз жарықты сезбейді. Дене температурасы шамамен 600°С-ға жеткенде ғана кӛзге әсер ететін ұзын толқынды, қызғылт түсті жарық шығады. Температурасы одан әрі кӛтерілгенде денеден шығатын кӛрінетін сәулелер күшейе түседі.

Абсолют қара дененің эксперимент аркылы табылған сәуле шығару қисығын сан жағынан талдау нәтижесінде, XIX ғасырдың аяқ кезінде, мынадай үш заң тағайындалды.

1. 
   Стефан-Больцман заңы. Абсолют қара дененің толық, жарқырауы (R) оның тӛртке дәрежеленген абсолют температурасына пропорционал.
   

2. 
   Виннің заңы. Абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің максимал мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы (_max) оның Т абсолют температурасына кері пропорционал
   

2. 
   (7) мК. Бұл заңды 1877
   

мұндағы b — тұрақты шама; b =0,2886 смград немесе 2,89810^-3 жылы В.Вин тағайындаған.

3. 
   Абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің максимал мәні r_ _max оныц беске дәрежеленген Т абсолют температурасына пропорционал:
   

Абсолют қара дененің сәуле шығару қисығын бірқатар физиктер классикалық физика заңдарына сүйеніп түсіндірмек болды. Бірақ ондай жұмыстар нәтижелі болмады. Бұл мәселені тек 1900 жылы белгілі неміс физигі Макс Планк шешті. Мұнда ол жарық үздік-үздік белгілі мӛлшерде, энергия порциялары — энергия кванттары түрінде шығарылады, энергия кванты () жарық тербеліс жиілігіне (-ге) пропорционал: =h болады деп жорыды. Планк ӛзі ұсынған осы гипотезаға сүйеніп және статистикалық физика заңдарын пайдалана отырып, абсолют қара дене сәуле шығарғыштық қабілетінің толқын ұзындығы мен температураға тәуелділігін дұрыс кӛрсететін формула қорытып шығарды: яғни

r  2hc2	5
	hc

	e kT 1		(10)

Мұндағы: h– Планк тұрақтысы, k –Больцманның тұрақтысы, с–жарықтың вакуумдағы жылдамдығы. Планктың осы формуласын жарық энергиясы кӛлемдік тығыздығы

шамасын ( u₀  ¹_c ) табу үшін мына түрде жазуға болады:

r  2hc2	5
	hc

	e kT 1		(11)

Планктың формуласы бойынша абсолют қара дене спектрінде энергияның таралуын толық түсіндіруге болады. Планктың осы формуласынан абсолют қара дененің жоғарыда баяндалған зандарын корытып шығаруға да болады. Мысал үшін Стефан-Больцман заңын қорытып шығаруды қарастырайык.

Абсолют қара дененің толық энергетикалық жаркырауы мынаған тең:


R_э  r_ d

Сондықтан Планктың формуласы температуралық жарық шығарудың негізгі заңы деп саналады. Планктың энергия кванттары жайындағы гипотезасы тек абсолют қара денелердің сәуле шығару заңдарын түсіндіріп қана койған жоқ, бұл осы күнгі физиканың негізгі гипоте-заларының бірі болды.