معلومات عن قانون رايلي جينس في علم الفيزياء

قانون رايلي جينس: هو أحد القوانين الفيزيائية التي تحاول تفسير الإشعاع الطيفي للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ينبعث من الأجسام، وقد كانت محاولة مفيدة، ولكنها لم تحقق النجاح الكامل في إنشاء شكل وظيفي لأطياف الإشعاع الحراري. صاغ هذا القانون عالمان في مجال الفيزياء، ويستمد اسمه من اسم كل منهما.

معلومات عن قانون رايلي جينس في علم الفيزياء:
قام العالمان فيزيائيَّا وليم ستروك رايلي وجيمس جينس في القرن التاسع عشر بإجراء العديد من الحسابات باستخدام قانون توزيع الطاقة في حالة الاتزان للجسم الحار، ولكن لم تكن النتائج منطقية حيث رفضتها علماء الرياضيات والفيزياء.

– ثم قاما معا بوضع قانون جديد، واعادا الحسابات مرة اخرى من جديد فحصلا على نتيجة مقبولة، وقاما بتسمية القانون بقانون رايلي جينس، ووفقا  لذلك القانون، فإن كثافة الطاقة (u)، لكل فاصل زمني للوحدة عند تردد (ν )، و(k) هو ثابت بولتزمان، و(T) هو درجة الحرارة المطلقة للجسم المشع و(c) هي سرعة الضوء في فراغ.

uν = 8πν²kT / c²

تم استنتاج قانون رايلي جينس للإشعاع من خلال دراسة مكعب طول حافته (L) الذي يعكس الإشعاع وينتج موجات دائمة للإشعاع بطول موجة (λ)، وافترض أن الإشعاع الموازي لحافة المكعب هو L / (λ / 2) = m إذا كان نصف الموجات تتناسب مع الفاصل الزمني
مما ينتج أن  λ = 2L / m

يوجد بين نقطتي النهاية موجتان، واحدة لكل استقطاب، وهناك عدد من الموجات تتضاعف لتأخذ في الاعتبار مسألة الاستقطاب، حيث يساوي التردد (ν) c/λ، و(c) هي سرعة الضوء.

تتناسب صيغة القانون مع الترددات المنخفضة، لكنها فشلت عند استخدامها في الترددات العالية، وكان فشلها مع الترددات العالية سببا في كارثة كبيرة في نهاية القرن التاسع عشر، والتي سميت بكارثة الأشعة فوق البنفسجية. يعني ذلك أن القانون يعاني من نقص، إذ يعطي قيمة للثابت التعسفي في صيغة الإشعاع الحراري، وكانت هذه بداية لحل هذه المشكلة على يد العالم ماكس بلان، من خلال الفيزياء الحديثة بعد فشل الفيزياء التقليدية.

– وقد تنبأ كل من وليم ستروك رايلي، وجيمس جينس أن الجسم الأسود سيصبح أكثر إشراقا عند ترددات أعلى من الإشعاع، وأن الطاقة الكلية المشعة لكل وحدة مساحة من الجسم الأسود ستكون بلا حدود، ولكنها فشلت في تفسير طيف الجسم الأسود، وظهرت نتائج غير واقعية مع الموجات الطويلة، واثبت ذلك فشل الفيزياء الكلاسيكية.

قانون بلانك:
استطاع العالم الفيزيائي الألماني ماكس بلانك أن يجد سبب في اختلاف الحسابات النظرية، والقياسات التي تم تجربتها، وعمل على صياغة قانون جديد جمع فيه بين قانون رايلي جينس وبين قانون فين، وسمي القانون بقانون بلانك للإشعاع الكهرومغناطيسي، وتوصل من خلال ذلك إلى ثابت سمى بثابت بلانك (H)، وهو من الثوابت الطبيعية ذات اهمية كبيرة في بناء المادة، واعتمد على نظرية الكم، والنظرية النسبية، وبفضل هذه القانون تم الحصول على الكثير من التطبيقات والانجازات.

صياغة القانون حيث يعتبر توزيع الطاقة الكهرومغناطيسية على مستويات اهتزاز الذرات الموجودة في المادة.