Fizika va matematika

P.N.LEBEDEV TAJRIBASI.
P.N.Lebedev tajribasi. Yorug’likning bosimini birinchi bo’lib o’lchash 1899 – yilda rus fizigi Lebedev tomonidan nasib etgan, yorug’likning qattiq jismlarga ko’rsatadigan bosimini o’lchash uchun o’tkazgan tajribasining sxemasi ko’rsatilgan. Qurilma havosi so’rib olingan idishda o’rnatilgan bo’lib, ingichka ipga osib qo’yilgan va “qanotchalar” biriktirilgan yengil osmadan iborat. Qanotchalar qalinligi 0,01mm dan 0,1 mm gacha bo’lgan oq va qoraytirilgan disklar shaklida bo’ladi. Ular osma atrofida aylanadigan o’qqa nisbatan simmetrik qilib o’rnatilgan. Tushgan yorug’lik oq va qoraytirilgan disklarga turli xil bosim ko’rsatadi. Natijada osmani tutib turgan ingichka ip aylantiruvchi moment ta’sirida buraladi. Yorug’likning bosimi aynan shu ipning burilish burchagi yordamida aniqlanadi. O’z navbatida, bu burilish qanotchalarga tushayotgan yorug’likning bosimi mavjudligini, bu bosim jism sirtining qaytara olish qobiliyatiga va tushayotgan yorug’lik oqimiga bog’liqligini ko’rsatadi.
Lebedev tajribasi: Yorug’lik bosimini birinchi bo’lib 1900 yilda P.N. Lebedev tajribada aniqladi. Bu tajriba quyidagicha. Osongina buriladigan parrakning qanotlaridan biri qoraytirilgan, ikkinchisi esa yaltiroq qilib yasalgan. Bu qanotlarni navbatma-navbat yoritish orqali parrakning buralishlari taqqoslanadi. Parrak o’qiga yopishtirilgan ko’zgudan qayiuvchi nurning og’ishiga asoslanib, buralish burchagi aniqlandi. Tajribalarda yorug’likning yaltiroq qanotga beradigan bosimi (P_yal) qoraytirilgan qanotga beradigan bosimi (P_q) dan ikki marta katta bo’lib chiqdi.

Bu natija Maksvellning nazariy xulosasiga mos keladi, ma’lumki ideal yaltiroq sirt uchun =1, shuning uchun (1) asosan P_yal = (1+1) = 2 (17-3). Yorug’likni to’la yutuvchi qoraytirilgan sirt uchun =0.

U holda Pyal = (1+0) = (17-4)
Yorug’lik bosimining P.N.Lebedev tajribasida aniqlangan qiymati (17-1) formula asosida hisoblangan qiymatiga yaqin bo’lib chiqdi. Yorug’likni kvant tasavvurlar asosida quyidagicha tushuntiramiz. Yuzasi S bo’lgan sirtga tik holda yorug’lik dastasi tushayotgan bo’lsin. Bu sirtga t vaqt ichida V = Sl = Sct hajmdagi N ta foton tushishga ulguradi deb hisoblaylik. Tabiiy sharoitda yorug’lik tushayotgan sirt absolyut oq ham, absolyut qora ham emas. Shuning uchun bu sirtning nur qaytarish koeffitsiyenti  (0   1) ga teng bo’ladi, sirt o’ziga kelib tushgan N ta fotondan   N tasini qaytaradi, (1− ) N tasini esa yutadi. Qaytgan fotonlar sirtga ga teng impul’s beradi, yutilgan fotonlar esa ga teng impul’s beradi. Natijada t vaqt ichida sirt quyidagicha impul’s oladi: (17-5).
Impul’sning vaqt bo’yicha o’zgarishi kuchni beradi. Kuchning yuzaga nisbati esa bosimni beradi: (17-6)
Bitta fotonning energiyasi - ; Sirtga t vaqt ichida tushgan energiya - . Ularni hisobga olib, yorug’lik bosimi uchun quyidagini yozamiz:
(17-7) Bu formula Maksvell nazariyasida chiqarilgan formulaning o’zginasidir. Yoruhlikning bosimga ega bo’lishini 1864 yilda J.Maksvell aniqlagan. Eksperimental ravishda P.N.Lebedev (1866–1912) yorug’lik bosimini ga teng ekanligini aniqlagan. Yorug’likning bosimga ega bo’lishi, fotonning impul’si borligini bildiradi, ya’ni son-sanoqsiz fotonlar beradigan impul’slar yig’indisi sirtga beradigan bosimni hosil qiladi. Bitta fotonning absolyut oq sirtga va absolyut qora sirtga tushganda oladigan impul’slari ikki marta farq qiladi. Xuddi shuningdek barcha fotonlar absolyut oq va qora sirtlarga tushganda hosil bo’ladigan bosimlar ham ikki marta farq qiladi. Agar yuzasi S bo’lgan sirtga t vaqt davomida tushgan W yorug’lik energiyasining hammasi yuzadan qaytsa (absolyut oq jism) yorug’likning sirtga beradigan bosimi quyidagicha:
(17-8)
Agar yuzasi S bo’lgan sirtga t vaqt davomida tushgan W yorug’lik energiyasining hammasi sirtga yutilsa (absolyut qora jism) yorug’likning sirtga beradigan bosimi quyidagicha: (17-9).
Sirtga burchak ostida tushgan yassi to’liinning sirtga ko’rsatadigan bosimi quyidagi formula bilan aniqlanadi: (17-10)
Yorug’lik bosimini to’lqin nazariyaga asosan quyidagicha aniqlash mumkin: (17-11) R − qaytarishkoeffitsiyenti Korpuskulyar nazariyaga asosan o’rtacha yorug’lik bosimi (17-12). Bu yerda – sirtga tushadigan yorug’lik dastasidagi fotonlar konsentratsiyasi va – sirtga tushayotgan yorug’lik dastasi energiyasining hajmiy o’rtacha zichligi.
Maksvell o’z nazariyasiga asoslanib yorug’likni elektromagnit to’lqin deb atadi. Bu 1887 yilda Genrix Gers (H. Hertz, 1857–1894) birinchi marta elektromagnit to’liinlarni generatsiyalash va kuzatish tajribalarini amalga oshirgandan keyin o’z tasdig’ini topdi.