to 38 (1173). , W arszawa, dnia 18 września 1904 r. Tom X X III.
T Y G O D N I K P O P U L A R N Y , P O Ś W I Ę C O N Y NAUKOM P R Z Y R OD N I C Z Y M.
PRENUMERATA „WSZECHŚW IATA44.
W W a rsz a w ie : rocznie mb. 8 , kwartalnie rub. 2.
Z p rz e sy łk ą p o c z t o w ą : rocznie rub. 10, półrocznie rub. 5.
Prenumerować można w Redakcyi Wszechświata i we wszystkich księgarniach w kraju i zagranicą.
Redaktor Wszechświata przyjmuje ze sprawami redakcyjnemi codziennie od godziny 6 do 8 wieczorem w lokalu redakcyi.
A d r e s R e d a k c y i : M A R S Z A Ł K O W S K A N r . 118.
długości fali i jednakow ej tem peratury przez 4/,, w takim razie otrzym am y rów nanie
E l ,-r - = const.
JA
i wyprow adzim y stąd praw idło następujące:
„stosunek zdolności prom ieniow ania do zdol
ności pochłaniania, sprowadzonych do rów nej długości fali i jednakow ej tem peratury jest wielkością stałą i jednakow ą dla w szyst
kich ciał“ .
Praw o to zyskuje całe swoje znaczenie do
piero wtedy, kiedy oznaczymy ową stałą t .
l ;771 v Ter • , i
irów nania, gdyż przez to wszystkie ciała mo- Jezeli przez , _ft2, Ł . i t.. d. oznaczym y
j, J
rJ
n , ., • • • ' • „ 1 o, o • , i żemy porow nyw ac z ciałem absolutnie czar- zdolnosc prom ieniow ania ciał 1 , % 6 i t. d.. . J
„ i a ą ■ x j • n ■ j , nem. K irchhoff określa ciało absolutnie a przez A x , A 0, A., i t. d. odpowiednie zdol- . . . . , ,
, . • i ■ ■ - , . i czarne jako ciało, które pochłania wszystkie nosci pochłaniania prom ieni o równe długo- : . . , L J
, • t r • • j i ■ • , , , . ! promienie, żadnych nie odbijając i nie prze- sci tali i jednakow ej tem peraturze, to znai- [ . T , * dziemy, że stosunek puszczając. Jeżeli S I oznacza zdolność pro-
] ? ■ } $ ] £ i m ieniowania idealnego ciała czarnego, a E l -jr — const.
A i A 2 A.,
to je s t rów na się wielkości stałej. Zdolność pochłaniania prom ieni określa się tu taj ta kim ułam kiem wszystkich, padających na dane ciało promieni, ja k i rzeczywiście zosta
je pochłonięty, a więc ani odbity, ani prze
puszczony. Jeżeli uogólnim y nasze p raw i
dło i zdolność prom ieniow ania danego ciała dla długości fali równej l oznaczymy przez E l , zdolność zaś pochłaniania dla równej
Ł) P a tr z W sze ch św ia t j\|o 34.
i zdolność prom ieniow ania i pochłaniania jakiegość ciała, sprowadzone do równej d łu gości fali i jednakow ej tem peratury, to p ra wo K irchhoffa w swej najogólniejszej form ie wyrazi się przez równanie:
A l - ,Sa’
Tym sposobem prawo to mówi nie tylko, że stosunek ^ jest wielkością stałą, le c ż i E l to, że wielkość tej stałej je s t zawsze rów ną zdolności prom ieniow ania ciała absolutnie CIAŁO A B SO L U T N IE CZARNE.
W skutek gorącego zajęcia się analizą spek
tra ln ą i w ynikam i naukowem i, otrzym anem i za jej pomocą, zapom inano potrosze o teore- tycznem znaczeniu praw a K irc h h o ffa x) dla zjaw isk prom ieniow ania i dopiero teraz po
wrócono znowu do badań w tym kierunku. | Do tego rodzaju p rac należą badania nad cia
łam i absolutnie czarnemi, do których rów
nież m ożna zastosować ogólne praw a p rzy
rody.
W S Z E C H Ś W IA T JNTs 38 czarnego w jednakow ej tem peraturze i o d a
nej długości fali.
Przez powyższe określenie praw a prom ie
niow ania w szystkich ciał, o ile one świecą tylko w skutek podniesienia tem p eratu ry , sprow adzają się do praw a, k tórem u podlega ciało absolutnie czarne. Jeżeli znam y to ostatnie, to pozostaje nam tylko określić zdolność danego ciała do pochłaniania p r o mieni, aby otrzym ać i w aru nk i jego prom ie
niowania. To też ju ż sam K irch h o ff pow ia
da, że praw o rządzące prom ieniow aniem cia
ła absolutnie czarnego posiada form ę p ro st
szą, niż wszystkie inne funkcye, zależne od własności nie jednego tylko ciała i dodaje, że całe znaczenie jego teoryi poznam y dopie
ro wówczas, gdy dowiedziemy jej praw dzi
wości na drodze doświadczalnej.
Dzisiaj możemy twierdzić, że życzenie K irchhoffa zostało spełnione, gdyż, dzięki nowym pracom i badaniom nad prom ienio
waniem, praw a „czarnego prom ieniow ania 11 znane nam są praw ie zupełnie i wielkość S I została określona dla w szystkich tem peratur.
Ażeby wyprowadzić praw a prom ieniow a
nia ciała absolutnie czarnego, trzeba było najpierw um ożliwić doświadczalne zbadanie, określonego przez K irchhoffa, „czarnego prom ieniow ania11, lecz aż do now szych cza
sów zdawało się, że cel ten je s t niedoścignio
ny. Probow ano w praw dzie dojść do tego drogą pośrednią, uszeregow ując wszystkie ciała podług ich „czarności 11 i z zachow ania się rozm aitych prom ieni w yprow adzając wnioski, dotyczące prom ieniow ania ciał ab
solutnie czarnych. P race te m ają jed n a k ju ż tylko historyczne znaczenie, odkąd udało się urzeczyw istnić pojęcie ciała absolutnie czar
nego i umożliwić przeprow adzenie nad niem doświadczeń aż do bardzo wysokiej tem p era
tu ry .
Stosownie do przyjętego określenia, ideal
ne to ciało nie powinno ani odbijać fal, ani przepuszczać, a więc całą pad ającą n ań en er
gię pochłaniać i zam ieniać w ciepło. Ciało podobne w n aturze nie istnieje, gdyż każde w m niejszym lub większym stopniu odbija wszystkie fale. W praw dzie pew ne ciała, ja k np. sadza i czerń platynow a, zbliżają się b a r
dzo do określenia nadanego ciału absolutnie czarnem u, ponieważ fal widocznych nie od
bijają praw ie wcale (stąd też nazyw am y je
czarnemi) i jeszcze dość dobrze pochłaniają długie fale cieplne, lecz posiadają one jedne k ard yn alną wadę, a m ianowicie tę, że nie w ytrzym ują wysokiej tem peratury. Sadza spala się ju ż w tem peraturze około 400° C., a czerń platynow a w 600° C. zamienia się w błyszczącą platynę. Błyszcząca zaś platyna, ja k w szystkie wogóle m etale szlachetne, n a
w et w przybliżeniu nie prom ieniuje tak , ja k ciało absolutnie czarne. Ażeby m etalom tym nadać większą zdolność prom ieniow ania, po
kryw a się je m ateryam i niepalnem i, tlenkiem żelaza, u ran u i t. p. Tlenki te gorzej odbija
ją fale, a zatem silniej prom ieniują po ogrza
niu. D la w szystkich ciał nieprzezroczystych, ja k np. platy n a i t. p., zdolność pochłaniania
prom ieni w yraża się równaniem : A l = 1 — R l ,
gdzie przez R l oznaczona została zdolność odbijania prom ieni, czyli ułam ek odbity p a dającej na dane ciało energii. Jeżeli dla j a kiegoś ciała w artość R l — 0,9, to znaczy jeżeli 7io padających na to św iatło prom ieni zostaje odbite, w takim razie zdolność po
chłaniania JA — 0 , 1 , a zdolność prom ienio
w ania podług poprzednich rów nań w yraża się przez:
E l E l
.1* = 0 , 1 czy,‘
E l = 0,1 S I,
to je s t dziesięć razy m niejsza od zdolności prom ieniow ania ciała absolutnie czarnego.
R óżne zdolności prom ieniow ania tlenków i m etali m ożem y stw ierdzić przez łatw e i pro
ste doświadczenie. K aw ałek blaszki p laty nowej rozżarzam y do czerwoności zapomocą p rą d u elektrycznego i widzim y, że blaszka na całej pow ierzchni jest rozżarzona jed n o stajnie i świeci jednakow o silnie. N astępnie przeryw am y p rąd i na ostygłej blaszce robi
m y kilka kresek atram entem . Po ponownem puszczeniu p rąd u przez blaszkę woda z a tra m en tu w yparow uje i zostaje tylko cieniutka w arstew ka tlen ku żelaza. Jeżeli ogrzejemy blaszkę ta k silnie, że zacznie świecić, to p rze
konam y się, że kresk i atram entow e prom ie
n iu ją silniej, niż sam a p laty n a i to naw et po
rozżarzeniu p laty n y do białości. W idzim y
więc, że kreski atram entow e w ydają się
ciemniejsze, niż chłodna platyna, w wysokiej
tem peraturze natom iast świecą silniej, acz
J\|ó 38 W SZ EC H ŚW IA T 595 kolwiek ogrzane są do tej samej tem p eratu
ry co i platyna. W yższa zdolność prom ie
niowania może być w ytłum aczona tylko od- miennemi właściwościami tlenku żelaza, a mianowicie większą zdolnością pochłaniania promieni w skutek mniejszej siły odbijania
tychże promieni. W ynik a stąd, że dane cia
ło w stanie rozżarzonym świeci tem silniej, im mocniej pochłania padające n a ń prom ie
nie, t. j. im ciemniejszem się w ydaje dla n a szego oka w zwykłej tem peraturze pokojo
wej, chociaż o jego zdolności prom ieniow a
nia w stanie rozżarzonym m ożna w niosko
wać tylko ze zdolności pochłaniania w tejże tem peraturze. T ym sposobem „absolutnie czarne ciało" K irchhoffa, czyli ciało najsil
niej pochłaniające promienie, musi świecić najsilniej.
Ażeby otrzym ać ciało, pochłaniające wszystkie prom ienie, trzeba obrać drogę po
średnią i sztucznie doprowadzić do tego, że w szystkie padające na to ciało prom ienie zo
staną pochłonięte (J.X = 1 ), a zdolność odbi
jan ia (H \) pozornie będzie rów na zeru. R o z
wiązanie tego zadania je s t względnie bardzo
■łatwe, trzeba bowiem tylko dokazać tego, aby energia, rozsiana w skutek odbicia przez dane ciało, znowu je na swej drodze spotka
ła, np. w skutek odbicia o doskonałe zwier
ciadło. D la zobojętnienia, przynajm niej w jednym kierunku, zdolności odbijania p ro mieni przez dane ciało istnieją różne sposo
by. Teoretycznie najprostszy jest sposób następujący. Naprzeciwko blaszki p laty n o
wej A B (rys. 1), ogrzewanej zapomocą prądu elektrycznego, umieszcza się możliwie do
skonałe zwierciadło srebrne CD. Ja sn ą jest rzeczą, że prom ień padający na blaszkę pla
tynow ą w punkcie p w kierunku Sp zostanie tylko w części pochłonięty, w części zaś od
bity w kierunku pq. W punkcie q promień spotyka zwierciadło q, które, jako idealnie doskonałe, nic z niego nie pochłania, lecz i całkowicie odbija w kierunku qr. W r wiąz
ka prom ieni pada znowu na platynę, która część ich pochłania, część zaś pow tórnie od
bija wzdłuż rw. W ten sposób następuje kolejno częściowe pochłanianie padających prom ieni przez blaszkę platynow ą i całkow i
te odbicie prom ieni rozproszonych przez zwierciadło dopóty, dopóki, po całym szere
gu odbić wew nątrz urządzenia, cała wzdłuż Sp skierowana energia nie zostanie pochło-
| nięta przez platynę. Przebieg tego zjaw iska
| jest tak i sam również i w tedy, gdy blaszka
i
platynow a zostanie ogrzana do dowolnie wy
sokiej tem peratury, a więc i odw rotnie musi, podług praw a K irchhoffa, wzdłuż Sp wycho
dzić najw yższa możliwa energia prom ienista
j