المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
{ان أولى الناس بإبراهيم للذين اتبعوه}
2024-10-31
{ما كان إبراهيم يهوديا ولا نصرانيا}
2024-10-31
أكان إبراهيم يهوديا او نصرانيا
2024-10-31
{ قل يا اهل الكتاب تعالوا الى كلمة سواء بيننا وبينكم الا نعبد الا الله}
2024-10-31
المباهلة
2024-10-31
التضاريس في الوطن العربي
2024-10-31

معنى أثرن
2024-09-05
علل التخلف الدراسي عند الطفل
8-1-2023
تـجربـة الجـماهيريـة الليبيـة فـي قـطاع التـعديـن والاستخـراج
2024-07-13
تغذية الجنين‏ آية باهرة
13-11-2015
التحدي
5-5-2018
معنى كلمة حنذ‌
10-12-2015

Photon Gas  
  
1083   01:56 مساءاً   date: 3-9-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 37


Read More
Date: 30-8-2016 1033
Date: 11-8-2016 902
Date: 25-8-2016 1173

Photon Gas

Consider a photon gas at temperature T inside a container of volume V. Derive the equation of state and compare it to that of the classical ideal gas (which has the equation PV/τ = const). Also compute the energy of the photon gas in terms of PV. You need not get all the numerical factors in this derivation.

SOLUTION

The photon gas is a Bose gas (s = 0) with zero chemical potential (μ = 0), leading to Planck’s distribution:

(1)

Replacing the sum over different modes by an integral in spherical coordinates, we may write, for the number of quantum states in a volume V,

(2)

Substituting p = hω /c into (2) and taking into account the two possible transverse polarizations of photons, we obtain

(3)

Let us calculate the Helmholtz free energy F. For a Bose gas with μ = 0, the grand thermodynamic potential Ω is given by

(4)

The free energy F would coincide with Ω (since F = Nμ + Ω = Ω). Again replacing the sum by an integral in (4) and substituting ξ = hω/τ yield

(5)

Integrating by parts gives

(6)

where

although we really do not need this, and so

with α a positive constant. The pressure P of the photon gas is

(7)

The entropy S of the gas is given by

(8)

The energy E may now be found from

(9)

Comparing (7) and (9) gives

(10)

Note that this result is the same as for an ultrarelativistic electron gas (which has the same dispersion law E = pc). The total number of photons is given by

(11)

where we let

Comparing (9)–( 10) with (11), we can write

(12)

So, similar to the classical ideal gas, we have PV/τ = const.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.