Mavzu: magnit maydonida qutublanish tekisligini burilishi

2.2.Qutblanish tekisligining aylanishi (saxarimetr). Zeebek effekti

Tabiiy aylanish. Yassi qutblangan yorug‘lik ba’zi moddalar orqali o‘tganda yorug‘lik vektori tebranish tekisligining aylanishi kuzatiladi, yoki boshqcha qilib aytganda, qutblanish tekislshining aylanishi kuzatiladi. Bunday xossaga ega bulgan moddalar optik aktiv moddalar deb yuritiladi. Kristall jismlar (masalan, kvars, kinovar), sof suyuqliklar (skipidar, nikotin) va optik aktiv moddalarning noaktiv erituvchilardagi eritmalari (qand, vino kislotasi va boshqalarning suvdagi eritmasi) shular qatoriga kiradi.

Agar optik aktiv moddaga yassi qutblangan yorug‘lik tushsa, u holda undan chiquvchi yorug‘lik ham yassi qutblangan bo‘ladi: analizatorni burab, uni yorug‘likning to‘liq o‘tishini yo‘qotish va qutblanish tekisligining aylanish burchagi ni topish mumkin.

9-rasm.
Misol tariqasida optik o‘qqa perpendikulyar kesilgan kvars plastinkani olamiz va uni ikkita o‘zaro perpendikulyar joylashgan va qutblagichlar orasiga joylashtiramiz (9-rasm). Bunday sistema yorug‘likni o‘tkaza boshlaydi ( plastinka yo‘qligida yorug‘lik o‘tmaydi). Analizator ni biror burchakka burib, sistema yorug‘likni o‘tkazmayotganini ko‘ramiz. Bu kristalda vektor xuddi shunday burchakka burilib, analizatorning o‘tkazish tekisligiga perpendikulyar bo‘lganini bildiradi.

Tajribalar barcha optik aktiv moddalar yorug‘lik kristallning optik o‘qi bo‘ylab tarqalayotgan holda qutblanish tekisligini aylanish burchagi ga burishni va bu burchak nurning kristall ichida bosib o‘tgan yo‘liga proporsional bo‘lishini ko‘rsatadi:

. (6)

bu erda – koeffitsient aylanish doimiysi deb ataladi. Uni har millimetrga to‘g‘ri keladigan burchak graduslari bilan ifodalash qabul qilingan. Aylanish doimiysi to‘lqin uzunligiga bog‘liq (aylantirish xususiyatining dispersiyasi). Masalan, qalinligi 1 mm bo‘lgan kvars plastinkasi uchun sariq va binafsha nurlarda aylanish burchaklari mos holda 20˚ va 50˚ ni tashkil etadi. Ulьtrabinafsha nurda esa yanada kattaroq: =215 nm da =236˚. SHunday qilib, kvars tomonidan qutblanish tekisligining burilishini osongina qayd qilish mumkin.

Eritmalarda qutblanish tekisligining aylanish burchagi nurning eritmadagi yo‘liga va aktiv moddaning konsentratsiyasiga proporsionaldir:

, (7)

bunda [ ] – solishtirma aylanish doimiysi deb ataladigan kattalik.

Qutblanish tekisligi aylanishining yo‘nalishiga qarab, optik aktiv moddalar o‘ngga va chapga aylantiruvchi moddalarga bo‘linadi Agar nurga qarama-qarshi yo‘nalishda qarab turilsa, o‘ngga aylantiruvchi moddalarda qutblanish tekisligi soat strelkasi bo‘yicha aylanadi, chapga aylantiruvchi moddalarda esa, soat strelkasiga teskari aylanadi. SHunday qilib, o‘ngga aylantiruvchi moddalarda nurning yo‘nalishi va aylanishning yo‘nalishi chap vint sistemasini tashkil qiladi, chapga aylantiruvchi moddalarda esa, o‘ng vint sistemasini tashkil qiladi.

Kvarsning aylantiruvchi xususiyati uning kristall strukutrasi bilan bog‘lik, chunki erigan kvars bunday xususiyatga ega bo‘lmaydi. Optik aktiv suyuqliklar va amorf jismlarda esa, bu xususiyat molekulalarning o‘zlarining nosimmetrik tuzilishiga bog‘liq.

10-rasm.
Hamma optik aktiv moddalar ikki xil ko‘rinishda – o‘ngga aylantiruvchi va chapga aylantiruvchi moddalar ko‘rinishida mavjud bo‘ladi. SHunday qilib, o‘ngga aylantiruvchi va chapga aylantiruvchi kvarslar, o‘ngga aylantiruvchi va chapga aylantiruvchi qandlar va hokazolar mavjud. Bir ko‘rinishdagi moddaning molekulalari yoki kristallari ikkinchi ko‘rinishdagi modda molekulalarining yoki kristallarining ko‘zgudagi aksi bo‘ladi (kristallarning bunday ikki ko‘rinishi kristallografiyada enantiomorf kristallar deb yuritiladi). Bu ikki ko‘rinish bir-biridan faqag qutblanish tekisligi aylanishining yo‘nalishlari bilangina farq qiladi. Ular uchun aylanish doimiysining son qiymati bir xil bo‘ladi. Agar o‘zaro perpendikulyar qutblagichlar orasiga optik aktiv modda (kvars kristalli yoki ichiga qand eritmasi solingan shaffof idish) joylashtirilsa, ko‘rish sohasi yorishadi. Qaytadan qorong‘ilik hosil qilish uchun ikkinchi qutblagichni (6) yoki (7) ifoda bilan aniqlanuvchi burchakka burish kerak bo‘ladi. Berilgan moddaning solishtirma aylanish doimiysi [ ] va uzunlik ma’lum bo‘lsa, burilish burchagini o‘lchab, (7) formula bo‘yicha eritmaning konsen-tratsiyasini aniklash mumkin. Konsentratsiyani aniqlashning bunday usuli turli moddalarni ishlab chiqarishda, jumladan, biologik ob’ekt (qon, siydik) larda qand konsentratsiyasini aniqlashda va qand ishlab-chiqarishda keng qo‘llanadi (tegishli asbob saxarimetr deb ataladi).

Qutblagichni qorong‘ilikka to‘g‘rilashni etarlicha aniqlikda amalga oshirib bo‘lmaydi. SHu sababli oddiy qutblagich o‘rniga yarim soya qurilmalari ishlatiladiki, ular yordamida asbob qorong‘ilikka emas, balki ko‘rish soxasining ikqala yarmi birday yoritilgan bo‘lishiga to‘g‘rilanadi.

₁₀-rasmda eng sodda saxarimetrning sxemasi tasvirlangan. – oddiy qutblagich, – yarim soya qurilmasi, – tekshirilayotgan eritma solinadigan idish (kyuveta). Ko‘rish sohasining ikkala yarmi bir xil yoritilgan bo‘lishiga yarim soya qurilmasi ikki marta – idishga eritma quymasdan oldin va quyilgandan keyin sozlab olinadi. Tuzilmaning ikkala vaziyati orasidagi burchak eritmaning qutblanish tekisligini qanchaga aylantirishini ko‘rsatadi. YArim soya qurilmasining gardishiga shkala chizilgan bo‘lib, daraja chiziqchalarining qarshisiga bevosita konsentratsiyaning qiymatlarini ko‘rsatuvchi belgilar quyilgan bo‘ladi.


.
2.3.Zeeman hodisasi. Faradeyning birinchi magnitooptik kashfiyotidan yarim asr o‘ttach, Zeeman 1896 yilda tashqi magnit maydoni ta’sirida spektral chiziqlar chastotasining zaif o‘zgarishini topdi. Zeeman qurilmasining prinsipial sxemasi Faradeyning oxirgi tajribasidagi qurilmaga mos kelar edi. Biroq bundan keyingi tajribalarda Zeeman muhim qo‘shimcha kiritdi: Zeeman spektral chiziqlar chastotasining o‘zgarishini kuzatishdan tashqari, Lorents ko‘rsatmalariga muvofiq bu chiziqlar qutblanishining xarakteriga ham diqqat jalb qildi; ma’lumki, o‘sha vaqtda Lorents optik hodisalarning elektron nazariyasini ham rivojlantirayotgan edi.

Zeeman tajribalarining sxemasi va kadmiyning juda ensiz yashil-zangori chizig‘i uchun amalga oshirish mumkin bulgan eng sodda holdagi natijalari quyidagidan iborat. Bir jinsli 10 000— 15 000 E maydon hosil qila oladigan kuchli elektromagnitning (18.16-rasm) qutblari orasiga chiziqli spektr beradigan manba, masalan, Geysler trubkasi yoki vakuum yoyi qo‘yiladi. Magnit maydonini ko‘ndalangigagina emas (ko‘ndalang effekt), balki maydon bo‘ylab ham kuzatish (bo‘ylama effekt) mumkin bo‘lishi uchun elektromagnitning o‘zagi teshib qo‘yilgan. YOrug‘lik ajrata olish kuchi katta (100 000 chamasida) bo‘lgan spektral apparatga, masalan, difraksion panjara yoki interferension spektroskopga tushiriladi. CHiqayotgan yorug‘likning qutblanish xarakterini tahlil qilish uchun nur yuliga har xil moslamalar ( linza, analizator va chorak to‘lqinli plastinka) qo‘yiladi. YOrug‘likni magnit maydonining o‘zi qutblaydi. Spektral chiziqlarningmurakkab turlarini kuzatish uchun kuchliroq (40 000 E ga yaqin) magnit maydonlari va kuchliroq spektral apparatlar (ajrata olish kuchi 300 000 – 400 000 chamasida) ishlatishga to‘g‘ri keladi. Ba’zan tajriba bir necha soat davom etgani uchun magnit vaqt o‘tishi bilan magnit maydonini doimiy qilib turishi kerak, ajrata olish kuchi katta bulgan spektral apparat ishlatish uchun temperatura deyarli bir darajada turishi kerak.