Vin qanunu
Vin qanunu (yerdəyişmə qanunu) — mütləq qara cismin şüalanma spektrində enerjinin temperaturdan asılı olaraq paylanması qanunu.
Vilhelm Vin bu qanunu ilk dəfə 1893-cü ildə termodinamika qanunlarını elektromaqnit şüalanmasına tətbiq etməklə çıxarmışdır. İntensivlik pikinin temperatura nəzərən yerdəyişməsi təcrübi olaraq müşahidə edilmişdir. Hal-hazırda, Vinin yerdəyişmə qanunu riyazi olaraq Plank qanunundan əldə etmək mümkündür.
Qanun aşağıdakı düsturla ifadə edilir:
λ
max
=
b
T
{\displaystyle \lambda _{\text{max}}={\frac {b}{T}}}
burada
λ
max
{\displaystyle \lambda _{\text{max}}}
— maksimum intensivlikli şüalanmanın dalğa uzunluğu,
T
{\displaystyle T}
— mütləq temperatur,
b
{\displaystyle b}
isə mütənasiblik əmsalı olub, Vin sabiti adlanır. Mütənasiblik əmsalı
b
=
c
h
k
α
{\displaystyle b={\frac {ch}{k\alpha }}}
(burada c
— işığın vakuumdakı sürəti, h
— Plank sabiti, k
— Bolsman sabiti, α
≈ 4,965114… isə sabit kəmiyyət olub,
α
/
5
=
1
−
e
−
α
{\displaystyle \alpha /5=1-e^{-\alpha }}
tənliyinin köküdür), Vin sabitinin Beynəlxalq Vahidlər Sistemindəki (BS) qiyməti 2898 mkm·K-dir.
İşığın tezliyi üçün (herslə) Vinin yerdəyişmə qanunu aşağıdakı formada olar:
ν
max
=
α
h
k
T
≈
5,879
×
10
10
⋅
T
{\displaystyle \nu _{\text{max}}={\frac {\alpha }{h}}kT\approx 5{,}879\times 10^{10}\cdot T}
α≈ 2,821439… — sabit kəmiyyət (
α
/
3
=
1
−
e
−
α
{\displaystyle \alpha /3=1-e^{-\alpha }}
tənliyinin kökü), k
— Bolsman sabiti, h
— Plank sabiti, T
isə mütləq temperaturdur. Buradakı ədədi sabitlərin fərqi şüalanmanın dalğa uzunluğu və tezliyi üçün yazılmış Plank paylanmasındakı eksponentlər arasındakı fərqlə bağlıdır: bir halda
λ
−
5
{\displaystyle \lambda ^{-5}}
, digər halda isə
ω
3
∼
λ
−
3
{\displaystyle \omega ^{3}\sim \lambda ^{-3}}
daxildir. Bu fərq, öz növbəsində, tezlik və dalğa uzunluğu arasındakı əlaqənin qeyri-xətti olmasından irəli gəlir:
ω
=
2
π
c
λ
,
d
d
ω
=
−
λ
2
2
π
c
d
d
λ
{\displaystyle \omega ={\frac {2\pi c}{\lambda }},\quad {\frac {d}{d\omega }}=-{\frac {\lambda ^{2}}{2\pi c}}{\frac {d}{d\lambda }}}
Çıxarılış üçün mütləq qara cismin şüalanma qabiliyyəti
ε
λ
(
λ
,
T
)
{\displaystyle \varepsilon _{\lambda }(\lambda ,T)}
üçün Plank qanununun ifadəsindən istifadə etmək olar:
ε
λ
=
2
π
h
c
2
λ
5
1
e
h
c
/
λ
k
T
−
1
{\displaystyle \varepsilon _{\lambda }={\frac {2\pi hc^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{hc/\lambda kT}-1}}}
Dalğa uzunluğundan asılı olaraq bu funksiyanın ekstremumunu tapmaq üçün onun
λ
{\displaystyle \lambda }
dəyişəninə nəzərən törəməsini almaq və həmin törəməni sıfıra bərabərləşdirmək lazımdır:
∂
ε
λ
∂
λ
=
2
π
h
c
2
λ
6
1
e
h
c
/
λ
k
T
−
1
(
h
c
k
T
λ
e
h
c
/
λ
k
T
(
e
h
c
/
λ
k
T
−
1
)
−
5
)
=
0
{\displaystyle {\frac {\partial \varepsilon _{\lambda }}{\partial \lambda }}={\frac {2\pi hc^{2}}{\lambda ^{6}}}{\frac {1}{e^{hc/\lambda kT}-1}}\left({\frac {hc}{kT\lambda }}{\frac {e^{hc/\lambda kT}}{\left(e^{hc/\lambda kT}-1\right)}}-5\right)=0}
Bu düsturdan dərhal müəyyən etmək olar ki,
λ
→
∞
{\displaystyle \lambda \to \infty }
və ya
e
h
c
/
λ
k
T
→
∞
{\displaystyle e^{hc/\lambda kT}\to \infty }
olduqda törəmə sıfıra yaxınlaşır, bu
λ
→
0
{\displaystyle \lambda \to 0}
üçün doğrudur. Lakin bu halların hər ikisi
B
(
λ
)
{\displaystyle B(\lambda )}
Plank funksiyasının minimumunu verir, verilmiş dalğa uzunluqları üçün sıfıra çatır (yuxarıdakı şəkilə bax).