ما هو قانون إزاحة فين؟
يصف قانون إزاحة فين كيف يتغيّر الطول الموجي الذي يُصدر عنده الجسم الأسود أكبر قدر من الإشعاع تبعًا لتغيّر درجة حرارته. فالأجسام الأكثر سخونة تتوهّج عند أطوال موجية أقصر (نحو اللون الأزرق والأشعة فوق البنفسجية)، بينما تبلغ الأجسام الأبرد ذروتها عند أطوال موجية أطول (نحو اللون الأحمر والأشعة تحت الحمراء). وينص القانون على أن الطول الموجي الأعظمي يتناسب عكسيًا مع درجة الحرارة المطلقة؛ فكلما ارتفعت الحرارة قصُر الطول الموجي الأعظمي.
الصيغة الرياضية
يُعطى الطول الموجي الأعظمي بالعلاقة:
$$\lambda_{\max} = \frac{b}{T}$$حيث \(T\) هي درجة الحرارة المطلقة مقيسة بالكلفن (K)، و\(b\) هو ثابت إزاحة فين الذي يساوي \(2.897771955 \times 10^{-3}\ \text{m}\cdot\text{K}\). تظهر النتيجة \(\lambda_{\max}\) بوحدة المتر، كما تقوم هذه الحاسبة بتحويلها تلقائيًا إلى النانومتر (nm) والميكرومتر (µm) لتسهيل القراءة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل درجة الحرارة المطلقة للجسم بوحدة الكلفن ثم اضغط على زر الحساب. وللتحويل من الدرجة المئوية أضف 273.15، أما للتحويل من الفهرنهايت فاستخدم العلاقة: \(K = (°F - 32) \times 5/9 + 273.15\). تعرض لك الحاسبة الطول الموجي الأعظمي للإشعاع بالنانومتر والميكرومتر والمتر.
مثال محلول
تبلغ درجة الحرارة الفعّالة للغلاف الضوئي للشمس نحو 5778 كلفن. وبتطبيق القانون: $$\lambda_{\max} = \frac{2.897771955 \times 10^{-3}}{5778} \approx 5.015 \times 10^{-7}\ \text{m} = 501.5\ \text{nm}$$ وتقع هذه القيمة ضمن المنطقة الخضراء من الطيف المرئي، وهو ما يفسّر بلوغ إشعاع الشمس ذروته في الضوء المرئي، وأحد الأسباب الرئيسة لتطوّر الحياة على الأرض لرؤية هذه الأطوال الموجية تحديدًا.
الأسئلة الشائعة
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة بالكلفن؟ يعتمد قانون فين على درجة الحرارة المطلقة، لذا يجب قياس القيمة انطلاقًا من الصفر المطلق. واستخدام الدرجة المئوية أو الفهرنهايت يؤدي إلى نتائج خاطئة.
هل ينطبق القانون على أي جسم؟ ينطبق القانون على الأجسام السوداء المثالية، لكنه يعطي تقريبًا جيدًا للنجوم والمعادن الساخنة وغيرها من المصادر الحرارية للإشعاع.
ما هو ثابت إزاحة فين؟ هو ثابت فيزيائي قيمته \(b \approx 2.897771955 \times 10^{-3}\ \text{m}\cdot\text{K}\)، ويُشتق من ذروة قانون بلانك للإشعاع.
