පදාර්ථ හා විකිරණ 1
පදාර්ථ හා විකිරණ
ඝන ද්‍රව හෝ වායු වැනි කිසිම මාධ්‍ය සහභාගිත්වයකින් තොරව වුවද එනම් රික්තයක් තුලින් වුවද සිදුවන ශක්ති සම්ප්‍රේෂණ ක්‍රියාවලිය විකිරණය ලෙස හැදින්වේ.
සියලුම වස්තු අවට පරිසරයට විකිරණ විමෝචනය කරන අතරම පරිසරයෙන් විකිරණ අවශෝෂණය කරගනී.
විකිරණ යනු විද්‍යුත් චුම්බක තරංගයි. ඒවා f ( සංඛ්‍යාතය ) හෝ λ ( තරංග ආයාමය ) පිළිවෙලට සකස් කල විට විද්‍යුත් - චුම්බක වර්ණාවලිය ලැබේ.
සියලු විද්‍යුත් චුම්බක තරංග රික්තයක් තුලින් 3 x 108ms-1 එකම වේගයෙන් ගමන් කරනු ලැබේ
කෘෂණ වස්තු විකිරණය
කෘෂ්ණ වස්තුවක් යනු
- එය මත පතනය වන සියලුම තරංග ආයාම සහිත විකිරණ සම්පුර්ණයෙන් අවශෝෂණය කරනු ලබන,
- සියලුම තරංග ආයාම සහිත විකිරණ විමෝචනය කරනු ලබන වස්තුවකි.
තිව්‍රතා ව්‍යාප්තිය
කෘෂණ වස්තුවක ඒකක වර්ගපලයකින් ඒකක කාලයකදී විමෝචනය වන ඒකක තරංග ආයාම පරාසයක තරංග ආයාමය λ වන විකිරණවල ශක්තිය එහි විකිරණ තිව්‍රතාවය Eλ ලෙස හැදින්වේ. තරංග ආයාමය λ අනුව Eλ වෙනස් වන අකාරය ප්‍රස්ථාර ගත කල විට 1 රුපයේ ආකාරයට ප්‍රස්ථාරයක් ලැබේ.
තිව්‍රතා ව්‍යාප්තියේ ලක්ෂණ පහත පරිදි වේ
- අඩු තරංග ආයාම සහිත විකිරණ වල විකිරන තිව්‍රතාවය අඩුය
- වැඩි තරංග ආයාමය සහිත විකිරණ වල විකිරන තිව්‍රතාවය වැඩිය
- එක්තරා තරංග ආයාමයක් (λm) සහිත විකිරණ වල විකිරණ තිව්‍රතාවය උපරිම වේ.
ප්‍රස්ථාරය λ අක්ෂය සමග සාදන වර්ගපලයෙන් ලැබෙන්නේ කෘෂණ වස්තුවෙන් ඒකක කාලයකදී ඒකක වර්ගපලයකින් පිටකරන සියලුම විකිරණ වල මුළු ශක්තිය හෙවත් විකිරණ වල මුළු තිව්‍රතාවයයි.
එකිනෙකට වෙනස් උෂ්ණත්ව වලදී තිව්‍රතා ව්‍යාප්තිය 2 රුපයේ ආකාර වේ. ප්‍රස්ථාර වලට අනුව උෂ්ණත්වය වැඩිවෙත්ම,
- ප්‍රස්ථාරයේ උපරිමය වමට විස්ථාපනය වේ. එනම් උපරිම Eλ සහිත විකිරණ වල තරංග ආයාමය අඩුවන අතර මේ පිලිබදව වීන් විස්ථාපන නියමයෙන් හදාරනු ලැබේ.
- ප්‍රස්ථාරය ඉහල යයි.එනම් සැම විකිරනයකම තිව්‍රතාව වැඩි වේ. තවද ප්‍රස්ථාරයේ වර්ගපලයද වැඩි වේ. එනම් මුළු තිව්‍රතාව වැඩි වේ. මේ පිලිබදව ස්ටෙෆාන් නියමයෙන් හදාරනු ලැබේ.
වින් විස්ථාපන නියමය.
කෘෂණ වස්තු විකිරණයේදී උපරිම තිව්‍රතාව සහිත විකිරණයේ තරංග ආයාමය කෘෂණ වස්තුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ. එනම් λm α 1/T වේ. C යනු වින් නියතය ලෙස ගත විට C = 2.898 x 10-3 වන අතර, එවිට λm = C/T වේ. එනම් T λm = C ලෙසද ගත හැක. එනම් T λm ගුණිතය නියතයක් වන බව කිව හැකිය. එම නිසා වින් විස්ථාපන නියමය මෙලෙසද ඉදිරිපත් කල හැකිය.
කෘෂණ වස්තු විකිරණයේදී උපරිම තිව්‍රතාවය සහිත විකිරණයේ තරංග ආයාමය සහ එහි නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය අතර ගුණිතය නියතයකි. එම නිසා අවස්ථා දෙක සලකන කල්හි,
T1 λm1 = T 2λm2 වේ.
ස්ටෙෆාන් නියමය
කෘෂණ වස්තුවේ ඒකක වර්ගපලයකින් ඒකක කාලයකදී පිට කරන විකිරණ වල මුළු ශක්තිය නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයේ හතරවන බලයට අනුලෝමව සමානුපාතික වේ.
E α T4
එනම් σ යනු ස්ටෙෆාන් නියතය නම් ද σ = 5.67 x 10-8 Wm-2K-4 නම් ද, E =σ T4 වේ.
කෘෂණ වස්තුවේ ඒකක වර්ගපලය A m2 නම් මුළු කෘෂණ වස්තුවෙන්ම තප්පරයකදී විමෝචනය කරන මුළු ශක්තිය හෙවත් ශක්තිය විමෝචනය කරන සිඝ්‍රතාවය හෙවත් ක්ෂමතාවය p නම්
P= σT4A වේ. P හි ඒකකය W(වොට්)
t s කාලයක් තුල දී විමෝචනය කරන මුළු ශක්තිය E0 = σT4At වේ. එනම් E0 =p.t වේ
