Siyah cisim ışıması, modern fiziğin temellerini atan önemli bir konudur. Soruyu adım adım inceleyerek hangi ifadenin yanlış olduğunu bulalım:
Bu ifade, siyah cismin tanımını doğru bir şekilde yapmaktadır. İdeal bir siyah cisim, üzerine düşen tüm elektromanyetik radyasyonu (ışığı) emer ve hiçbirini yansıtmaz veya geçirmez. Bu nedenle A seçeneği doğrudur.
Siyah cisimler, sadece sıcaklıklarına bağlı olarak belirli bir spektrumda (dalga boyu aralığında) elektromanyetik radyasyon yayarlar. Bu ışıma, cismin malzemesine veya yüzey özelliklerine bağlı değildir, sadece sıcaklığına bağlıdır. Bu, siyah cisim ışımasının temel bir özelliğidir. Bu nedenle B seçeneği doğrudur.
Bu ifade yanlıştır. Klasik fizik (özellikle Rayleigh-Jeans yasası), siyah cisim ışımasının spektrumunu uzun dalga boylarında başarılı bir şekilde açıklarken, kısa dalga boylarında (morötesi bölgede) büyük bir sapma göstermiştir. Bu duruma "morötesi felaket" denir. Klasik fizik, kısa dalga boylarında sonsuz enerji öngörerek deneysel verilerle çelişmiştir. Bu başarısızlık, kuantum fiziğinin doğmasına yol açmıştır. Bu nedenle C seçeneği yanlıştır.
Bu ifade doğrudur ve Wien'in Yer Değiştirme Yasası ile açıklanır. Bir siyah cismin sıcaklığı arttıkça, yaydığı ışınımın en yoğun olduğu dalga boyu daha kısa dalga boylarına doğru kayar. Örneğin, demir ısıtıldığında önce kırmızı, sonra turuncu, sarı ve en sonunda beyaz-mavi renkte parlar. Bu, sıcaklık arttıkça yayılan enerjinin daha yüksek frekanslara (daha kısa dalga boylarına) kaydığını gösterir. Bu nedenle D seçeneği doğrudur.
Bu ifade doğrudur. Max Planck, klasik fiziğin siyah cisim ışımasını açıklamadaki başarısızlığını gidermek için devrim niteliğinde bir varsayımda bulunmuştur. Planck, cisimlerin enerjiyi sürekli değil, belirli "paketler" veya "kuantalar" halinde alıp verdiğini öne sürmüştür. Bu enerji paketlerinin büyüklüğü, $E = hf$ formülü ile verilir, burada $h$ Planck sabiti ve $f$ frekanstır. Bu kuantizasyon varsayımı, siyah cisim ışıması spektrumunu tüm dalga boylarında doğru bir şekilde açıklayabilmiş ve kuantum fiziğinin başlangıcı olmuştur. Bu nedenle E seçeneği doğrudur.
Yukarıdaki açıklamalara göre, klasik fiziğin siyah cisim ışımasını tüm dalga boylarında doğru bir şekilde açıklayabildiğini iddia eden C seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
