Механика кириш

B  ^I S_n
I
^ S cos
. (6.8)

Bu yerda  - yorug’lik nuri yo’nalishi bilan shu yorug’lik tarqatayotgan yuzaga o’tkazilgan perpendikulyar orasidagi burchak.

SHuni ta’kidlab o’tish kerakki, yorug’lik birliklarining tajribada aniqlash va
uni qayta takrorlash murakkab ish bo’lib, diqqat bilan ishlashni talab qiladi. Miqdoriy yorug’lik o’lchashlari, ayniqsa, spetrning turli sohalaridagi o’lchashlarr hozirga qadar ishlanib kelinmoqda va mukammallashtiritmoqda.

Yorug’lik dispersiyasi deb, moddaning sindirish ko’rsatkichini yorug’lik to’lqin uzunligiga bog’liqligidan yuz beradigan hodisalarga aytiladi. YOrug’lik dispersiyasini matematik ravishda shunday yozish mumkin:


n  f ()  () (7.1)

Bu formulada   2 yorug’lik to’lqining chastotasi.

Agar chastota ortishi bilan absolyut sindirish ko’rsatkichi ortib borsa, bunday dispersiya normal dispersiya deyiladi, aksincha chastota ortib borishi bilan chastota kamaysa, bunday dispersiya anomal dispersiya deyiladi.
YOrug’lik dispersiyasini birinchi marta 1672 yilda ingliz olimi I.Nyuton kuzatgan. U shisha prizmadan oq yorug’lik o’tganda rangli spektr hosil bo’lishini aniqlagan. YOrug’lik dispersiyasini sindirish ko’rsatkichni aniqlaydigan har qanday usul bilan kuzatish mumkin. Masalan, prizmalardan yorug’lik o’tganda, to’la ichki qaytish hodisasi ro’y berganda va interferension asboblar yordamida. Umumiy holda, yorug’lik dispersiyasi ro’y berganda to’lqin uzunligini kamayishi bilan sindirish ko’rsatkichi orta boradi. Bunga normal dispersiya deyiladi. Lekin shunday hollar ham kuzatiladiki, bunda to’lqin uzunligini kamayishi bilan sindirish kursatkichi ham kamayadi. Bunday dispersiyaga anomal dispersiya deyiladi. Odatda anomal dispersiya yorug’likni yutilish sohasida kuzatiladi.
Dispersiya sababli oq yorug’lik sindiruvchi muhitdan o’tganda turli to’lqin uzunlikli monoxromatik nurlarga ajraladi. Agarda bu hodisani ekranda kuzatsak, turli rangdagi yo’llar - ya’ni dispersiya spektrini yoki optik spektrni ko’ramiz. Odatda, optik spektrlar maxsus asboblar - spektrometr va spektrograflarda hosil kilinadi. Spektrlarning tashqi ko’rinishi yorug’lik manbaining xossalariga bog’liq bo’ladi.
Optik spektrlar 3 turga bo’linadilar:

1. 
   Tutash spektrlar.
   
2. 
   Chiziqli spektrlar.
   
3. 
   Yo’l-yo’l spektrlar.
   

YOrug’lik manbai cho’g’langan qattiq va suyuq jismlar, siqilgan gazlardan iborat bo’lsa, kuzatiladigan spektr tutash spektrdan iborat bo’ladi. CHiziqli spektrlarni uyg’ongan alohida atomlar, yo’l-yo’l spektrlarni uyg’ongan alohida molekulalar chiqaradi. Optik spektrlar yordamida moddalarni analiz qilish, atom va molekulalarni tuzilishini o’rganish va boshqa ko’p ilmiy ishlar qilish mumkin. Bu sohaga spektral analiz deyiladi. Hozirgi vaqtda yorug’lik dispersiyasini kvant mexanikasi asosida tushuntiriladi.

11. 
    MAVZU Issiqlik nurlanishining kvant xarakteri. Plank formulasi. Tashqi fotoeffekt, A.G.Stoletov ishlari. Fotonlar energiyasi va impul’si, Eynshteyn tenglamasi. Yorug’likning bosimi. Atom uchun Bor nazariyasi. Bor postulatlari.
    

Frank va Gerts tajribasi

Hozirgi vaqtda ko’p optik hodisalarni faqat yorug’likni kvant nazariyasi asosida tushuntirish mumkin. Masalan, absolyut qora jismning nurlanishi, fotoeffekt, Kompton effekti va boshqalar. YOrug’likni kvant nazariyasini yaratishda A.Eynshteynning «yorug’lik kvantlari» mavjud degan g’oyasi rol o’ynadi, shunga ko’ra yorug’likni elementar zarrachalar — fotonlar oqimidan iborat deb qaraldi. Eynshteynning gipotezasi qator tajribalarda tasdiqlandi. YOrug’lik zarralari — fotonlarning mavjudligi tajribalarda tasdiqlangandan so’ng yorug’likni foton nazariyasi yoki kvant nazariyasi vujudga keldi. Bu nazariya optika tarixida bo’lgan korpuskulyar nazariyani eslatadi. Bu yorug’likning kvant nazariyasiga ko’ra bitta foton quyidagi energiyaga ega bo’ladi :

W  h (8.1)
bunda h  6.64 *10^34 Жс — Plank doimiysi,  - yorug’lik chastotasi.
Foton massasi uchun shunday formula mavjud:

m  ^W
_c2
_ h
_c2
h
^ c
(8.2)

bu yerda s 3*10^{8 м}_с — vakuumda yorug’likning tarqalish tezligi. |
Bu formula harakatdagi foton massasi uchun o’rinli. Demak, foton tinchlikdagi massaga ega emas. Foton yutilganda uning massasi va energiyasi moddaning zarralariga beriladi. Foton impulsi quyidagiga teng:


p  m * c  ^h . (8.3)
c


Fotonning vakuumdagi tezligi s 3*10^{8 м}_с . Demak, yorug’likni ham to’lqin, ham zarracha sifatida ko’rish mumkin. Optikada buni dualizm deb ataladi.
Moddadan yorug’lik o’tganda u yutiladi va sochiladi. Bu hodisalar optikada juda yaxshi o’rganilgan. Hozir bu jarayonlarga teskari bo’lgan hodisa, ya’ni moddadan yorug’lik o’tganida uning kuchayishi ham ro’y berishi aniqlandi. Bunday asboblar lazerlar deb ataladi. Ushbu jarayonni amalga oshishi mumkinligini birinchi marta 1915 yilda Eynshteyn aytgan. A.Eynshteyn ( o’z-o’zidan ) spontan nurlanish bilan birga induksiyalangan yoki majburiy nurlanish bo’lishi ham mumkinligi haqida bashorat qilgan. Lazerda yorug’likning kuchayishi moddadan o’tayotgan yorug’lik tomonidan indo’ksiyalangan nurlanish ta’sirida yuz beradi. Optik lazerlar birinchi

marta 1960 yilda qurilgan. Hozirgi vaqtda lazerlar juda keng chastotalar sohasida ( ko’zga ko’rinadigan sohalardan millimetr to’lqinlargacha) ishlab chiqilgan. Lazerlarda aktiv muhit sifatida yuzlab moddalar ( gazlar - geliy va neon aralashmasi, qattiq jismlar – yoqut va h.k. ) qo’llaniladi. Agarda lazerda ishchi modda sifatida yoqut ( rubin ) ishlatilsa, u impuls rejimda ishlaydi va qisqa vaqtda katta quvvat beradi. Masalan, 10 sekundda 10⁸ vatt energiya beradi. Bunday impulslarda energiya oqimini zichligi 1sm² da 10⁸ vatt bo’ladi. Bunday lazerlar bilan o’ta qattiq metallarni, olmoslarni teshish mumkin. Hozir lazerlar juda ko’p sohalarda, masalan, ilmiy ishlarda, meditsinada, aloqa xizmatida, qurilishda harbiy sohada keng ishlatiladi.
Hozirgi zamon atom fanining, texnikaning va energetikaning ulkan yutuqlari – atom va yadro fizikasining intensiv rivoshlanishi natijasidir. Hozirgi zamon atom va yadro fizikasi modda tuzilishi haqidagi ta’limotning negizi hisoblanadi. Bundan tashqari, nafaqat modda ( gazlar, suyuqliklar va qattiq jismlar ), balki materiyaning boshqa turlari ham atomistik tabiatga ega. SHuning bilan bir qatorda materiya harakati ham atomistik qonunlar bilan aniqlanadi. Aytilganlardan, materiya tuzilishi va harakati haqidagi atomistik ta’limot hozirrgi zamon fizikasida hukmron ta’limotdir, degan xulosa kelib chiqadi.
Atom va yadro fizikasi mikrodunyo ( kvant ) fizikasining boshlanishi desak ham bo’ladi. SHu tufayli atom fizikasi – atom va u bilan bog’liq hodisalar fizikasini o’rganuvchi fan ekan.
Atom tuzilishi haqidagi yangi tasavvurlar birinchi bor 1904-yilda nazariy yo’l bilan Tomson tomomidan kashf qilingan. Uning hisoblashicha atomning radiusi - 1 Angstrem tartibida ekan.
1911-yilda Rezerford  -zarrachalar bilan o’tkazilgan tajriba natijalariga asoslanib, Tomson modelining noto’g’ri ekanligini isbotladi. Rezerford modeliga asosan, atom markazida musbat yadro va bu yadroning atrofida, Quyosh atrofidagi planetalar kabi, manfiy zaryadlangan elektronlar aylanadi, atomning 99 % massasi yadroda jamlangan. Bu modelni atomning planetar modeli deb atalgan. Keyinroq bu modelning ham kamchiliklari borligi aniqlangan.
Bor Rezerford modeli kamchiliklarini hisobga olib, o’zining uchta postulatlarini ta’rifladi.

1. 
   Elektronlar yadro atrofida ma’lum statsionar orbitalarda aylanib, bu orbitalarga diskret energiyalar to’g’ri keladi;
   
2. 
   Atom yoki undagi elektronlar bir statsionar m-holatdan ikkinchi n- holatga o’tganda o’zidan nur chiqaradi yoki nur yutadi. Ushbu nurning chastotasi
   

  ^{Em  En} (1.1)
h
shartdan topiladi.

3. 
   Orbita bo’ylab yadro atrofida harakatlanayotgan elektronning impuls momenti Plank doimiysiga karralidir:
   

M  mvr  n (1.2)

bu yerda n  1,2,3,...
butun sonlar,  
 1.05*10^34 Ж * с - Plank doimiysi.

Bor o’z postulatlarini eng oddiy atom sistemasi – vodorod atomi nazariyasini yaratish uchun qo’llagan va uning asosida

4 ²

r₀ 
0
me²
 5.29 *10^11 м
(1.3)

kattalik – birinchi Bor orbitasining radiusi aniqlangan.