ما هو قانون إزاحة فين؟
يصف قانون إزاحة فين كيف يتغيّر الطول الموجي الذي يصدر عنده الجسم الأسود أكبر قدر من الإشعاع تبعًا لدرجة حرارته. فالأجسام الأكثر سخونة تتوهّج عند أطوال موجية أقصر (باتجاه اللون الأزرق)، بينما تبلغ الأجسام الأبرد ذروتها عند أطوال موجية أطول (باتجاه الأحمر والأشعة تحت الحمراء). وهذا القانون كوني الطابع — فهو ينطبق على النجوم، وخيوط المصابيح المتوهّجة، والكواكب، وأي باعث حراري مثالي.
كيفية استخدام هذه الحاسبة
أدخل درجة الحرارة المطلقة للجسم بوحدة الكلفن (K). تقوم الحاسبة بقسمة ثابت إزاحة فين \(b = 2.897 \times 10^{-3}\ \text{m}\cdot\text{K}\) على درجة الحرارة هذه لتعطيك الطول الموجي للذروة \(\lambda_{\text{max}}\)، معروضًا بوحدتي النانومتر والمتر معًا. ولا تنسَ تحويل الدرجات المئوية إلى الكلفن أولًا بإضافة 273.15.
شرح المعادلة
تُعطى العلاقة بالصيغة $$\lambda_{\text{max}} = \frac{b}{T}$$ حيث \(T\) هي درجة الحرارة المطلقة بالكلفن و \(b\) هو ثابت إزاحة فين. ولأن \(\lambda_{\text{max}}\) يتناسب عكسيًا مع \(T\)، فإن مضاعفة درجة الحرارة تُنصِّف الطول الموجي للذروة. لهذا السبب يتوهّج المعدن المُسخَّن أولًا بلون أحمر باهت، ثم برتقالي، فأصفر، وأخيرًا أبيض مائل إلى الأزرق كلما ازدادت سخونته.
مثال محلول
تبلغ درجة حرارة سطح الشمس نحو 5778 كلفن. وبتطبيق المعادلة: $$\lambda_{\text{max}} = \frac{2.897 \times 10^{-3}}{5778} \approx 5.014 \times 10^{-7}\ \text{m} = 501.4\ \text{نانومتر}$$ ويقع هذا الطول الموجي في المنطقة الخضراء المزرقّة من الضوء المرئي، وهو ما يتوافق مع كون الشمس باعثًا إشعاعيًا قريبًا من الجسم الأسود المثالي.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدة التي يجب أن تكون عليها درجة الحرارة؟ الكلفن دائمًا. وللتحويل من الدرجات المئوية، أضِف 273.15.
لماذا تظهر النتيجة بالنانومتر؟ لأن أطوال موجات الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة تُعبَّر عنها بسهولة بالنانومتر (\(1\ \text{نانومتر} = 10^{-9}\ \text{m}\))؛ كما نعرض أيضًا القيمة الأصلية بالمتر.
هل يفترض هذا القانون وجود جسم أسود مثالي؟ نعم. فالأجسام الواقعية تصدر إشعاعها بصورة مختلفة قليلًا، لكن قانون فين يقدّم تقريبًا أوليًا ممتازًا للمصادر الحرارية.
