Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni
Yüklə 11,09 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr.
- O‘qituvchi faoliyatining tuzilmasi Talaba faoliyatining tuzilmasi
- НОВЫЕ ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕПОДАВАНИЯ
- ЛАБОРАТОРИЯ МАШҒУЛОТЛАРИНИ ЎТИШГА ДОИР АЙРИМ МУЛОҲАЗАЛАР
- Биринчи
- НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ИХ РЕШЕНИЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
- ФИЗИКАНИ ЎҚИТИШ МЕТОДИКАСИДА ФАННИНГ ЭНГ КЕЙИНГИ ЮТУҚЛАРИНИ ҚЎЛЛАШ (МЕТАМАТЕРИАЛЛАР ВА ФОТОНЛИ КРИСТАЛЛАР)
|
применение». «З» знаем «Х» хотим узнать «У» узнали Существует физическое явление, называемое фотоэффектом. От чего зависит величина фототока? Что такое запирающее напряжение? Что можно определить зная ток насыщения? Можно ли определить постоянную Планка при изучении явления фотоэффекта? Каков физический смысл «красной границы» фотоэффекта? Зависит ли красная граница фотоэффекта от рода металла? Формула А.Эйнштейна для фотоэффекта Что называется работой выхода электрона из металла? Явление выбивания электронов с поверхности металлов под действием внешнего излучения. Явление фотоэффекта впервые было изучено Столетовым. Ток независящий от напряжения. В случае, когда все фотоэлектроны достигают анода. Существует 3 закона фотоэффекта. 1. Фототок насыщения пропорционален световому потоку 𝐼 = 𝑘Ф. 2. Скорость фотоэлектронов возрастает с увеличением частоты падающего света и не зависит от интенсивности света. 3. Независимый от интенсивности света фотоэффект для данного металла наблюдается при минимальной частоте, называемой «красной границей» фотоэффекта. ℎ𝜈 =
𝑚 𝑒 𝑣 𝑚𝑎𝑥 2 2 + 𝐴 вых
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 82
Литература 1. А.Н.Матвеев «Оптика», Учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1985. — 353 с:
2. Н.М.Ливенцев «Курс общей физики», 6-е изд., доп. - М., Высшая школа. 1978г. 336с.
3. Э.В.Кононович, В.И.Мороз, «Общий курс аcтрономии», Учебное пособие. Изд.2-е, испр. – М.: Едиториал УРСС, 2004. – 544 с. FIZIKANI O‘QITISHDA MASOFAVIY TA’LIMDAN FOYDALANISH USULLARI
I.I.Xolmatova, A.A.Muxtorov, D.A.Begmatova. O‘zbekiston Milliy universiteti Davlatimiz rahbari Sh. M. Mirziyoyev mamlakatimiz oliy ta’lim muassasalari professor- o‘qituvchilari zimmasiga qator mas’uliyatli vazifalarni yukladi. Ya’ni, talabalarning puxta bilim olishi, amaliyot sirlarini mukammal o‘rganishi uchun zarur sharoitlar yaratish, shu asnoda yetuk kadrlar tayyorlash, yoshlarni chinakam vatanparvar qilib kamolga yetkazish davr taqozosidir. Prezidentimiz tomonidan tasdiqlangan PQ-4358 sonli qarorining 2-komponentida – “Eng yangi pedagogik texnologiyalar va o‘qitish usullarini joriy qilishning xalqaro amaliyotiga muvofiq ta’lim jarayonini rejalashtirish, chuqurlashtirish va sifatini yaxshilashni tashkil etishni takomillashtirish” belgilab berildi. [1] Нozirda fan-texnika shunchalik tez rivojlanmoqdaki, bugungi yangilik ertaga eskirib qolmoqda. Shuning uchun, ma’lumotlarni o‘z vaqtida olish maqsadida,bashariyat informatsion texnologiyalarni yaratdi. Kompyuter — bu oddiy va qulay tarzda ma’lumotlarga yetish vositasidir. Ma’lumotlar bilan ishlayotgan shaxs, ma’lumotlarning qayerda joylashishidan qat’iy nazar, xoh u shaharda, xoh jahonning boshqa nuqtasi bo‘lsin, uni olish imkoniyatiga ega bo‘lishi kerak. Masofaviy ta’limda o‘qituvchi funksiyasini o‘rgatuvchi va sinovchi vositalar (to‘la avtomatlashtirilgan, tugal dasturiy mahsulotlar) bajaradi, shuningdek, o‘qitishning avtomatlashtirilgan muhitini tashkil etuvchi video va elektron nashr etilgan uslubiy material bajaradi. Elektron darslikning imkoniyatlarini multiplikatsiya va videotexnikaning zamonaviy vositalarini qo‘llagan holda kengaytirish mumkin. Bular o‘quv kursi bo‘yicha videoma’ruzalar, ishlab chiqarish jarayonlarining namoyishi, mashhur olimlarning chiqishlari va boshqalar bo‘lishi mumkin. Masofaviy ta’lim - bu o‘quv materialining yetkazib berilishida, mustaqil o‘rganishida, o‘qituvchi va o‘quvchi o‘rtasida muloqot almashinuvida qo‘llaniladigan, an’anaviy va yangi axborot texnologiyalarni hamda ularning texnik vositalarini keng qamrovda ishlatilishidagi ta’limning sintetik, integral, ijtimoiy shaklidir. Bugungi kunda blended learning kunduzgi an’anaviy ta’lim va masofaviy ta’limning unsurlari kombinatsiyasi hisoblanib, bunda an’anaviy metodika va yangi texnologiyalarni uyg‘unlashtirishga imkon yaratiladi. Bu tizimda o‘qituvchi ta’lim markazida qoladi va internet imkoniyatlaridan keng va samarali foydalanadi. Blended learning masofaviy ta’lim (Distance learning), sinf xonada ta’lim (Fake-to-Fake learning) va internet orqali ta’lim (Onlin learning)dan iborat. Bugun masofaviy ta’limning yana bir turi «webinar» (1998 yilda bu termin muloqatga kiritildi) texnologiya vujudga keldi. Vebinar texnologiya o‘qitishni web–texnologiya asosida interaktiv holda tashkil etishni nazarda tutadi. Bu texnologiya nafaqat tinglovchilarga axborotni etkazadi, balki ular bilan muloqotga kirishish (og‘zaki, yozma) imkonini yaratadi, ya’ni seminar ko‘rinishida fikrlarni almashish, o‘z fikrini bayon etish mumkin. Boshqacha qilib aytganda, internet tarmog‘i asosida tashkil etiluvchi ta’lim ham sub’ekt-sub’ekt paradigmasiga o‘tmoqda. Vebinar usulida dars seminar yoki konferensiya Internet orqali bir vaqtda hozir bo‘lgan tinglovchilar bilan audio video (va avvalgi postlarda sanab o‘tilgan ko‘plab interaktiv imkoniyatlar) bilan jonli olib borilib ushbu dars keyingi foydalanishlar uchun yozib olinishi mumkin bo‘lsa-da, butun o‘quv yoki kurs jarayonidagi darslar yagona platforma doirasida o‘zaro uzviy bog‘lanmaydi, ya’ni alohida-alohida bir martalik darslar bo‘ladi deyish mumkin. “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 83
Shu bilan birga yana bir metod “Evristik o‘qitish metodi” dir. Evristik o‘qitish metodini qo‘llashda o‘qituvchi talabalar bilan hamkorlikda hal etilishi zarur bo‘lgan masalani aniqlab oladi. Talabalar esa mustaqil ravishda taklif etilgan masalani tadqiq etish jarayonida zaruriy bilimlarni o‘zlashtirib oladilar va uning yechimi bo‘yicha boshqa vaziyatlar bilan taqqoslaydi. O‘rnatilgan masalani yechish davomida talabalar ilmiy bilish metodlarini o‘zlashtirib tadqiqotchilik faoliyatini olib borish ko‘nikmasi tajribasini egallaydilar. Ta’lim jarayonida tadqiqotchilik o‘qitish metodini qo‘llashda o‘qituvchi va talabalar tomonidan quyidagi harakatlar amalga oshiriladi:
-talabalarga o‘quv muammosini taklif etish; -talabalar bilan
hamkorlikda tadqiqot masalasini o‘rnatish; -talabalarning ilmiy faoliyatini tashkil etish -o‘quv muammolari mohiyatini anglab olish; -tadqiqot muammosini o‘qituvchi va talabalar bilan birgalikda o‘rnatishda faollik ko‘rsatish; -ularni yechish usullarini topish; -tadqiqiy masalalarni yechish usullarini o‘zlashtirish Evristik metod o‘qituvchilardan ijodiy xususiyat kasb etuvchi yuqori darajadagi bilish faoliyatini tashkil eta olish ko‘nikma va malakalariga ega bo‘lishni taqozo etadi. Buning natijasida talabalar mustaqil ravishda yangi bilimlarni o‘zlashtira oladilar. Demak, intellektual saloxiyatga ega bo‘lgan mustaqil fikrlovchi erkin shaxsni shakllantirish yo‘lida pedagogik texnologiyani amaliyotga samarali tatbiq qilinsa fizika ta’limi sohasida tub o‘zgarishlar yuz berishi, o‘qituvchilar va talabalar faoliyatini yangilanishga olib keladi. Natijada talaba yoshlarda bilimga chanqoqlik, bilimlilik, axloqiy, milliy g‘urur, insonparvarlik tuyg‘ulari yanada kuchayadi. Aynan xuddi shu masalani muvaffaqiyatli xal etish ta’lim-tarbiya jarayoni sifatini ta’minlashda texnologik yondoshuvlardan keng foydalanish maqsadga muvofiq bo‘ladi. Adabiyotlar 1. O‘zbekiston RespublikasiPrezidentining 2019 yil 17 iyundagi PQ-4358-son qarori 2. Isabel Gedgrave «Modern Teaching of Physics». 2009 3. Yusupov A,Saidov T. “Ta’limda innovatsion texnologiyalarni qo’llash”(fizika fani misolida).Toshkent-Abdulla Avloniy-2007.47b.
асс. Туляганова Ш.А 1 , асс. Мухамедаминова Л.М 2 , ТУИТ
В настоящее время возникла серьезная необходимость в определении особенностей инноваций в образовании специфике их изучения. Инновация в образовании - это специфическая форма управления развитием образования, позволяющая системно изменить структуру, содержание и организацию образовательного процесса в целом. В результате трансформируется и сама культура управления поскольку инновационный способ развития предъявляет к ней особые требования. Развития педагогических инновационных технологий привлекает внимание многих педагогов-ученых. Однако необходимо отметить, что не хватает комплексного системного подхода к реализации инновационных технологий в педагогическом процессе. Анализируя технологии обучения, которые применяются в учебных заведениях, отметим их деление на две группы, которые называем традиционными и нетрадиционными. В системе образования выделяем такие инновационные технологии: инновации в содержании образования, инновации в педагогическом процессе, инновации в организационных структурах образования, инновации в деятельности и отношениях между преподавателями и студентами, инновации и сфере образовательных услуг, инновации в области международного сотрудничества учебных заведений. Рассмотрим инновационные педагогические технологии, которые позволяют усовершенствовать образовательную систему. Суть проблемного изложения знаний преподавателем заключается в том, что вместо передачи готовых положений (правил, законов)
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 84
науки преподаватель сообщает фактический материал, дает его описание на фоне систематически создаваемых им проблемных ситуаций, постоянно побуждает студентов к частичной или полной самостоятельной познавательной деятельности с установлением и решением учебных проблем. В процессе использования информационных технологий студенты совершенствуют навыки работы с текстом, создают графические объекты, базы данных, используют электронные таблицы. Доступность глобальных информационных баз позволяет студенту учиться использовать разнообразную информацию, анализировать ее, что, несомненно.
Ш.Эшқувватов Самарқанд давлат университети
Лаборатория ишларини бажариш физика фанини ўрганишда нихоят муҳимдир. Таълим муассасаларининг замонавий ўқув–лаборатория жиҳозлари, кўргазмали қуроллар ва ахборот- коммуникацион техналогиялар билан жадал суръатлар билан таминланиб бориши ўқитувчилар билим самарадорлигини ошириб боришда муҳим восита бўлиб, ҳизмат қилади. Ушбу ўқув воситаларни дарс жараёнига унумли қўллаш бугунги кун ўқитувчисидан нафақат илмий билимларни балки техник воситалар билан мукаммал ишлай олиш кўникмаларига эга бўлишни ҳам талаб этилади. Бизнинг назаримизда аксарият ҳолларда лаборатория машғулотларини ўқитишда ўқитувчи қатор қийинчиликларга дуч келади. Чунки замонавий техник воситаларни ишга тайёрлаш, уларни ишлатиш ва кутилган натижаларни олишда айрим ўқитувчиларнинг кўникмалари етарли эмас. Бу эса ўз навбатида лаборатория машғулотини юзаки ўтилишига олиб келади. Лаборатория машғулотларида техник воситалардан унумли фойдаланиш талабанинг ўзлаштириш самарадорлигини кескин оширади, уни мустақил ишлаб, ўзига ишонч ҳосил қилиш тўйғусини ривожлантиради. Агар талаба шу фанга нисбатан ўзида ишонч ҳосил қилса, у албатта ижобий натижаларга эришади. Кўргазмали жиҳозлардан фойдаланиб ўтилган мавзуни кейинги дарсда сўралганда талаба жавоб беришда қийналмайди. Чунки техник воситалар орқали уларнинг қизиқишини, этиборини қозониш мумкин.Талабада қизиқишни, ҳоҳишни ўйғата олсак, диққатини торта олсак унинг билим даражаси тобора юксалиб боради ва мустақил ишлаш, ўрганиш хиссиёти шакилланади. Талабаларга физика фанидан лаборатория машғулотларини ўргатишда уларда тасаввурни шакиллантириш ҳам муҳим омиллардан биридир. Чунки физик жараённи тасаввур этмай туриб, уни ўрганиш, моҳиятини тушуниш ва таҳлил қилиш жуда қийин кечади. Бугунги кунда физика лабораторияларида ишлаётган техник ҳодимларининг билим куникмаларини таълаб даражасида деб бўлмайди. Уларнинг аксарияти лаборатиория жиҳозлари билан ишлаш борасида етарли тушунчага эга эмас. Бу ҳам ўз навбатида физика фанидан ўтилаётган лаборатория машғулотларини самарадорлигини сусайтиради. Бизниннг фикримизча юзага келган Ушбу муаммоларни ечимини топиш учун қатор ишларни амалга ошириш зарур деб ҳисоблаймиз. Биринчи навбатда физика фани ўқитувчиларини ўқув–лаборатория жиҳозлари билан ишлаш юзасидан малака ва кўникмаларини мунтазам ошириб бориш лозим. Иккинчидан ўқув-лабораторияларига хизмат курсатувчи техник ходимлар юқори малака ва кўникмаларга эга бўлишлари зарур. Учинчидан физика фанидан лаборатория ишларини электрон вариантлари ишлаб чиқиш ва компьютер ёрдамида лаборатория ишларини бажаришни йўлга қўйиш ҳам мухим омиллардан бири ҳисобланади. “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 85
Айрим лаборатория ишларини бажаришга тегишли асбобларни қўлда ясашни талабаларнинг ўзларига ҳам топшириш мумкин. Бу ўз навбатда уларга физик қонунлар ва ҳодисаларни мохиятини чуқуроқ тушунишга ёрдам қилади.
Адабиётлар 1. С.Х.Курбаниязов, А.А. Ганиев Ф.С., Юсупов А.А.,Қурбаниязов А.С.// Билим олишнинг замонавий имкониятлари ҳақида.Республика илмий-амалий конференцияси, Самарқанд. 2009 й. 2. А.Юсупов, Ф. Ганиев, С.Х.Курбаниязов, И. Жаборов. //Роль современной физики при изучении студентами биологических процессов. Замонавий физика ва астрономиянинг долзарб муаммолари. Республика илмий-амалий конференция материаллари, Қарши. 91-92 бет.
Рахматуллаев М. Р. Научно-исследовательский институт физики полупроводников и микроэлектроники при Национальном университете Узбекистана
Как известно, основными учебно-нормативными документами для организации и управления учебными процессами профессионального образования является образовательные стандарты, учебные программы и планы. Проблема соответствия образовательных стандартов профессионального образования, учебных программ и планов запросам общества и рынка труда, мировым тенденциям развития профессионального образования стоит сегодня очень остро. Разработка учебно-нормативных актов в соответствии запросам общества и рынка труда является одним из основных факторов, определяющих качество и содержание образования [1- 2]. Наши исследования показали, что существующие нормативные документы по организации и управлению учебным процессом не позволяют подготовить специалистов в соответствии с требованиями работодателей. Основная причина заключается в том, что до сих пор отсутствует научно-обоснованные методы разработки нормативных документов. В процессе подготовки специалистов, каждые нормативные документы выполняют, свои частные цели. Одиноко, частные цели каждого документа, не направлен на осуществление единой цели. Это говорит о том, что комплексная связь между ними отсутствует. В результате исследований нам удалось определить следующие недостатки:
не разработано научно обоснованной методологии нормативно-правовых документов профессионального образования;
умений и навыков относительно требований рынка труда и обществе;
отсутствует взаимосвязь между нормативными документами;
организация и управление, а также контроль учебного процесса не соответствуют требованиям рынка труда;
задача воспитания, как содержательной части профессионального образования, в нормативных документах конкретно не отражена. Для решения данной задачи необходимо разработать научно обоснованную методологию, обеспечивающую связи между рынком труда и образования. Во-первых – по каждому виду деятельности нужно разрабатывать перечень необходимых знаний и умений по отдельности;
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 86
Во-вторых – учебные программы и планы нужно разрабатывать для каждого вида деятельности по отдельности; В-третьих – на основании этих учебных программ и планов нужно разрабатывать отдельные расписания для организации учебного процесса; В-четвертых – по каждому виду деятельности нужно организовать и проводит учебный процесс по отдельности. Таким образом, подобная последовательность разработки учебно-нормативных документов и организации учебного процесса приведёт к реальному росту качества профессионального образования и воспитания молодых специалистов. Такая структура нормативных документов обеспечивает преемственности знаний и умений по требованиям рынка труда и общества. Список использованной литературы 1.
Рахматуллаев М.Р. К вопросу о научно-методических проблемах разработки нормативных документов высшего образования //Материалы международной научно- практической конференции «Пути повышения качества воспитательной работы в образовательных учреждениях», 19-20 сентября 2008 г. РФ, Рязань, 2008, – С. 334-335. 2. Розина Н. О разработке нового поколения государственных образовательных стандартов // Высшее образование в России. – 2007. - №3. С. 4-9.
ЮТУҚЛАРИНИ ҚЎЛЛАШ (МЕТАМАТЕРИАЛЛАР ВА ФОТОНЛИ КРИСТАЛЛАР)
У.Т.Усаров 1 , Э.O.Кувандиков 2
Самарканд давлат архитектура ва қурилиш институти 2 Ислом Каримов номидаги Тошкент давлат техника университети Жисмлар (нарсалар) ўзларига тушаётган нурнинг бир қисмини ютиб, қолган қисмини қайтаргани учун кўриниш ҳусусиятига эга: шиша, ҳаво каби шаффоф жисмлар нурни тўлиғича ўтказиб юборгани учун, баъзан кўзимиз уларни илғамайди. Қизиқ, табиатдаги жонли жисмларни ҳам кўринмас ҳолга келтириш мумкинми? Мисол учун одам. Назарий жиҳатдан, албатта мумкин. Бунинг учун, тушаётган нур ютилмасдан, уни буриб юборилиши керак, холос. Қарабсизки, қаршингиздаги инсон кўздан ғойиб бўлиб қолади. Бу кузга кўринмас инсон ҳақида инглиз фанлари ёзувчиси Герберт Уэллс 100 йил олдин башорат қилган эди. Фанда бундай ҳодисани яқин пайтгача амалиётга жорий қилиш имконсиз деб ҳисоблаб келинган. Бироқ охирги тадқиқотлар амалда ҳам жисмни кўринмас қилиш мумкинлиги, тўғрироғи, кўринмас материаллар ясаш имконияти борлигини кўрсатмоқда. Шундай материал билан исталган нарсани ўраб қўйсангиз, у кўздан йўқолади, ўрнига шаффоф бўшлиқ ҳосил бўлади. Кўринмаслик сирини кашф этиш борасидаги изланишларга қизиқиш кун сайин ортиб бормоқда. Хўш метаматериал нима? Унинг тузилиши қандай? Метаматериал сирти кўплаб митти панжара, халқа, таёқча шаклидаги микроэлементчалардан, янада аниқроқ қилиб айтадиган бўлсак, микроскопик соленоидчалардан ва микроскопик конденсаторлардан ясалган жисмдир. Уларнинг электр, магнит ва оптик хусусиятларини худди оддий жисмларни молекула ва атомлар белгилангани каби, ана шу микроэлементлар белгилайди. Микроэлементларнинг структурасини турлича шаклда ясаш мумкин. Шунинг учун ҳам метаматерилда анъанавий оптик қонуниятлардан фарқли ҳодисалар кузатилади. Шаффоф бўлмаган метаматериалга тушган нур қайтмасдан, уни айланиб, “силаб” ўтади. Нур - тарқалуви электр ва магнит майдон тебранишларидан ташкил топган тўлқинлардан иборат. Бундай тўлқин жисмдан ўтганда, электр ва магнит майдон тебранишлари материалга таъсир қилади. Шунинг натижасида, нур йўналишининг ўзгаришини материалнинг диэлектрик ( ε) ва магнит “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 87
синдирувчанлигига ( µ) деб аталувчи катталиклар белгилайди. Бу икки хосса материалга тушаётган нурнинг қанча қисмини қайтарилиши ва неча даража бурчакка оғиши, яъни, синдириш кўрсатгичини ( 𝑛) беради.Булар ўзаро қуйидагича боғланган: 𝑛 = ±√εµ. Кўринмас материал ясаш учун мана шу хоссани бошқарила олиш зарур. Табиий ёки кимёвий усул билан синтез қилинган материалларининг магнит ва диэлектр сингдирувчанлиги мусбат бўлгани учун, уларнинг синдириш кўрсатгичи ҳам мусбат қийматга эга. Маълумки, сувнинг нур синдириш кўрсаткичи ҳавоникидан 1.3 марта катта. Шунинг учун биз сувга ярим ботирилган қаламни бироз қийшайгандек кўрамиз. Сабаби нур ҳаво билан сув чегарасида синади, яъни маълум даражага оғади. Метаматериалга тушаётгант нур эса чегарага перпендикуляр бўлган чизиқнинг чап томонига оғади. Негаки, унинг синдириш кўрсаткичи манфий қийматга эга. Метаматериалга суқилган қаламни ташқарига қайрилгандай кўрамиз. Демак, метаматериалнинг магнит ва диэлектрик синдирувчанлиги ҳам манфий қийматга эга бўлар экан.
1-расм: а) б) а) Ёруғлик синдириш кўрсаткичи кичик бўлган муҳитдан синдириш кўрсаткичи катта муҳитга ўтганда нормалдан ўнг томон синади. б) Ёруғлик синдириш кўрсаткичи мусбат муҳитдан синдириш кўрсаткичи манфий муҳитга ўтганда чап томонга қараб синади.
2-расм: а) б) а) Зарядланган зарра (қизил) муҳитда ёруғлик тезлигидан катта тезликда ҳаракатланганда олдинга йўналган Черенков нурланишини (сариқ) ҳосил қилади. б) Бунда конус орқага йўналган бўлади. Бундай материаллар ҳақидаги илк назарий қарашларни Россиялик олим Веселого 1968 йилда илгари сурган эди. Бу назарияни сал кам қирқ йил давомида деярли ҳеч ким амалиётда текшириб кўришга қизиқмаган. Ўтган асрнинг тўқсонинчи йилларининг ўрталарида, англиялик назариётчи физик Жон Пендри ингичка металл симли панжарадан электромагнит микротўлқиннинг (сантиметр диапазонидаги тўлқин) қандай ўтишини ҳисоблаб кўради.Ўшанда у диэлектрик сингдирувчанлиги манфий қийматга эга бўлган материални фақат сунъий усулда ясаш мумкинлигини таъкидлаган эди.
3-расм. Сунъий ясалган метаматереаллар. “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 88
4-расм. Ёруғликнинг метаматереалдан ўтиши. Бунда ёруғлик нури йўналиши ўзгармайди. Ниҳоят, 2000 йилга келиб, Девид Смит илк бор кўрсаткичи манфий қийматга эга бўлган метаматериални ясашга муваффақ бўлди ва бу соҳага қизиқиш янада кучайиб кетди. Жон Пендри назарий изланишларини давом эттириб, кўринувчи нурлар учун ясаладиган метаматериал таркибидаги элементчаларнинг ўлчамлари қандай бўлиши кераклигини ҳисоблаб чиқди. Маълум бўлишича, метаматериалларнинг микроэлеменлари ўлчамлари тушаётган электромагнит нурининг тўлқин узунлигидан бир-икки тартибга кичик бўлиши керак экан. Смит ясаган метаматериал элементлари миллиметр ўлчамларида бўлгани сабабли, сантиметрли тўлқин узунликдаги нурлар учун кўринмаслик ҳодисаси кузатилди. Маълумки, кўринувчи диапазондаги нурларнинг тўлқин узунлиги ўртача 400 нанометрдан (бинафша нур) 700 нанометргача (қизил нур) оралиқда жойлашган. Бундай нурлар тушган жисмни яширувчи метаматериал элементларининг ўлчами 40 нанометр атрофида бўлиши лозим. Наноўлчамли элементлардан ташкил топган метаматериални нанотехнология ёрдамида ясаш унчалик катта муаммо эмас. Бироқ наноўлчамли металл элементлар оптик нурлар учун кўринмасликни кафолатлай олмайди.Сабаби ,бунда нанометр каби ўта кичик ўлчамли металл структураларининг электромагнит хусусиятлари ҳам одатдагидан ўзгариб кетади. Металл элементлардан тузилган метаматериалларнинг кўринувчи нурлар оралиғида диапазонида ишлашига халақит берувчи омиллардан бирини қуйидагича тушунтириш мумкин.Тушаётган нурнинг электромагнит майдони металлнинг эркин электронлар булутини қўзғатиб юборади. Микротўлқинларда бундай ҳодиса сезиларсиз даражада бўлса, кўринувчи нурлар тўлқинларида таъсир кучли бўлади. Кўпгина металларда бундай тўлқин частотаси ҳар бир металлнинг ўзига хос бўлган плазма частотаси деб аталувчи қийматга яқинлашади. Натижада, фотонлар ютилиб, электронларнинг ионлар атрофидаги тебранишларини (плазма) юзага келтирувчи резонансга олиб келади. Бутун металл бўйлаб тарқалган плазма кўринмаслик эффектига халақит берувчи унсурга айланди. Металл элементларнинг шакли ҳам муҳим аҳамиятга эга экан. Уларнинг шакли сиртидаги электронлар концентрациясининг ўзгаришига олиб келади, бу эса, ўз навбатида, плазма частотасининг ўзгаришига олиб келади. Шунинг учун, физиклар олдида шундай метаматериал ясаш муаммоси кўндаланг турибдики, унда нур ўзгача йўл билан ютилсин. 2005 йил Манчестр университетидан Григоренко илк бор кўринувчи нурлар учун манфий қийматли синдириш кўрсаткичига эга метаматериал ясаш усулини ишлаб чиқди. Мазкур метаматериал текис шиша сиртига тўр шаклида туширилган наноўлчамдаги жуфт олтин йўлчалардан иборат. Унга тушган нур электромагнит майдон билан ўзаро таъсирланади ва нурнинг магнит майдонини кучайтиради. Бу эса, материалнинг синдириш кўрсаткичи манфий қийматга эга, демакдир. Пердью университети (АҚШ) профессори Владимир Шалаев эса алюминий оксиди пардаси билан ажратилган икки юпқа кумуш қатламдан иборат метаматериал ясаш учун диагонали 120 нанометр бўлган тўртбурчак тешиклар 300 нанометр оралиқ билан ҳосил килинди. Бундай метаматериал 800 нанометр тўлқин узунлигидаги инфрақизил нурлар учун манфий қийматли синдиргич кўрсатгичига эга (n =-1,1). Эътибор берган бўлсангиз, бундай тўлқин узунликдаги нур спектрда кўринувчи қизил нур билан ёнма-ён туради. Олмониядан Карлсруэ университети олими Мартин Регенер (текис сиртга туширилган) кумуш тўр “Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 89
қатламидан ясалган метаматериални эса қизил нур учун манфий синдиргич кўрсатгичига эга (n =-0,6) эканлигини кўрсатиб берди. Юқоридаги тилга олинган мисоллар метаматериалларнинг ўлчамлари кўринувчи нурлар диапазонига етиб келганини англатсада, ҳали олдинда ҳал қилиниши керак бўлган муоммолар талайгина. Масалан, нурнинг жуда кўп ютилиши ва материалнинг тез қизиб кетиши ҳам шулар жумласидан. Қолаверса, уларнинг анизатроп хусусияти, яъни, маълум бу йўналишда тушаётган нурга мослашишлиги. Тушаётган нур камроқ миқдорида бўлса-да, структурадан ўтиши, яна бир муоммо. Унинг устига, бир неча ўн нанометр қалинликдаги материалдан “кўринмас либос” ясаш, хозирча имконсиз. Олимлар орасидаги мунозаралар ҳам айнан мана шундай муоммолар устида кетди. Назариячи олим Пентри бу хусусида оптимистик фикр берди. У соф металл структуралар кўп нур ютиши боис, турли материалнинг бирикмаси ва қотишмаларидан фойдаланиш ғоясини илгари сурди. Мисол учун, олтин билан цезий аралашмаси. Аралашма соф таркибидаги ҳолатидан кўра, нурни анча кам ютади.Бундай аралашмаларнинг оптик хусусиятларини ҳам ҳеч ким жиддий равишда ўрганишмаган. Айова (АҚШ) унверситети олими Костас Соуколис эга муоммони ечиш учун бошқа усул таклиф қилади: “нурни ютувчи материал билан ютилган нурни қайтарувчи материалларни бир-бирига ёпиштириш керак” .Бунинг имконияти бор, албатта. Чунки метаматериалдан актив металл элемент, пассив диэлектрик материал устига қопланади. Соуколис, оптик диапазонда нур чиқарувчи диэлектрик материал ишлатиш маъқул, деб ҳисоблайди. Бунда у метаматериалга тушган нур чиқишини янада орттиришга сарф бўлади. Натижада, ютилиши керак бўлган нур, тушганидан кучсизроқ тарзда материалдан қайтиб кетади. Бу ҳолатда яна бир муаммо туғилди, у ҳам бўлса, кучли қайтарилган нурни бошқа йўналишда чиқариш. Бу муаммони метаматериалнинг махсус структурасини ишлаб чиқиш орқали ҳал этиш мумкин. Албатта, бу юксак даражадаги дизайн ва технологияни талаб қилади. Ҳозирги вақтда ривожланаётган йўналишлардан бири бу фотонли кристаллар ёки фотоникадир.Бу метаматериалларнинг бир кўринишидир; яъни тушаётган электромагнит тўлқин узунлигининг катталиги диэлектрик (кристалл) ташкил этган атомлар орасидаги масофа ёки шу панжара ўлчами катталигида бўлиши керак. Бу шарт бажарилганда фотон кристалл ичида тутилади, ёки асрга олинади ёки локаллашади. Бу ҳам физиканинг кейинги очилган энг катта кашфиётлардан бири ҳисобланади. Уларда нурни исталган бурчакка буриш орқали, йўналишини бошқариш мумкин. Тўғри, фотон кристаллар ясаш устида иш олиб бораётган олимларнинг асосий мақсади оптик микросхемалар, ахборотни узатишда электр сигнали ўрнига нур ташувчидан фойдаланиш, ўта тезкор оптик компьютерлар ишлаб чиқаришга қаратилган. Пансильвания (АҚШ) университети профессори Надир Энгети шу йўналиш бўйича ишлар олиб бормоқда. Кўпчилик олимлар метаматериалар ва фотон кристаллар ясаш фундаментал билимларга эмас, балки мухандислик маданияти ва технологиясига боғлиқ муаммо эканлигини таъкидлашмоқда. Ҳозирги вақтда юқорида келтирилган йўналишлар бўйича кўплаб илмий конференциялар ўтказилмоқда. Уларда кўтарилган асосий масала: олимлар,айниқса, ёш олимлар физиканинг бу янги очилган қирраларини чуқур ўзлаштиришлари ва бу соҳада илмий ишлар олиб боришлари кераклиги айтилмоқда.Иккинчидан професор - ўқитувчилар, физиклар бу революцион ўзгаришларни мавжуд дарслик ва ўқув қўлланмаларига киритишлари, айниқса электромагнетизм қисмини қайта ёзиб чиқишлари таклиф қилинади. Метаматериаллар бу модданинг электр, магнит ва оптик хоссаларини бирлаштирувчидир.
“Fizikaning hozirgi zamon ta’limidagi o’rni”. Samarqand 2019-yil 13-14 dekabr. 90
Yüklə 11,09 Mb. Dostları ilə paylaş:
|