O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi urganch Davlat Universiteti fizika-matematika fakulteti fizika yo’nalishi 202-guruh talabasi Atabayev Quvondiqning “Optika” fanidan tayyorlagan kurs ishi mavzu: Yorug‘lik dispersiyasi

II.ASOSIY QISM
2.1 Yorug‘lik Dispersiya hodisasi:

Ingliz olimi Nyuton teleskoplar bilan ishlayotganda yub’ektiv hosil qilgan tasvir chetlari turli ranglarda bo‘yalganiga e’tibor berdi. Nyuton ushbu hodisaga qiziqib qoldi va dunyoda birinchi marta yorug'lik nurlarining turli-tuman ranglardan iboratligini aniqladi. Nyutonning ishxonasiga deraza tirqishidan yorug'lik o'tadi va bu yorug'lik nurlari stol ustidagi uchburchakli shisha prizmaga tushadi. Natijada devorda yetti xil kamalak ranglari paydo bo'ladi. Bu kamalak alohida rangga bo'yalgan polosasimon bo'lib, ular ma’lum tartibda joylashgandi. Eng tepadan qizil, qizg'ish, sariq, yashil, havorang, ko'k va binafsha rangidagi polosalar edi. Nyuton derazadagi tirqishni qizil shisha bilan berkitganda devorda faqat qizil polosa, ko'k shisha bilan berkitganda esa faqat ko'k polosaf va hokoza paydo bo'lib, qolgan polosalar yo'qolar edi. O'sha paytgacha prizma yorug'likni turli ranglarga bo'yaydi degan fikrning noto'g'ri ekanligini isbotladi. Kamalakning turli rangdagi polosalarini Nyuton spektrlar deb atadi (1-rasm).


Tabiiy yorug'lik nurini (Quyosh va yulduzlar nurlari, cho'g'lanma lampa nuri va h.) oq yorug'lik deb ataladi. Oq yorug'lik murakkab bo'lib, prizmaga tushganda undan 7 xil nur ajralib chiqadi. Har bir rang o‘zining chastotasi va to‘lqin uzunligiga ega.Bitta rangga ega bo‘lgan nurni monoxromatik nur deb ataladi.Demak, tabiiy yorug'lik nuri turli spektrlar yoki monoxromatik nurlar aralashmasidan iborat bo'lib, bu nurlarni shisha prizma turlicha sindirar ekan. Natijada devorda spektrlarning geometrik o'mi har xil joylarda bo'lar ekan. Jumladan, qizil numing shisha prizmaga ta’sirchanligi eng past bo'lib, u eng kam burchakka sinar ekan. Binafsha numing shisha prizmaga bo'lgan ta’sirchanligi esa eng yuqori bo'lib, u eng ko'p burchakka og'ar ekan. Demak, shaffof muhit turli spektrlami turlicha sindirar ekan.Muhit nur sindirish ko'rsatkichining yorug'lik to'lqin uzunligiga (yoki) chastotasiga bog'liq bo'lishiga yorug'lik dispersiyasi deyiladi.Dispersiya so'zi lotincha so'z bo'lib, dispergo - sochaman deganidir. Dispersiya hodisasini quyidagicha ta’riflash ham mumkin:Nur sindirish ko'rsatkichining yorug'likning rangiga bog'liqligi dispersiya deyiladi.Oq numing prizmadan o'tishida nurlarga ajralishiga sabab, turli ranglar uchun prizmaning nur sindirish ko'rsatkichi turlicha bo'lishi va turli burchakka og'ishidir. Yorug'likning sinish qonunida suvning absalyut nur sindirish ko'rsatkichi n= 1,3ga teng, shishaniki esa n= 1,6ga teng . Aslida esa bu kattaliklar o'rtacha olingan qiymatlar bo'lib, u to'lqin uzunligi Я = 555nm bo'lgan yashil to'lqin uchun o'rinlidir. Shishaning yashil to'lqin uchun absalyut nur sindirish ko'rsatkichi n = 1,6 ga teng bo'lsa, qizil to'lqin uchun n < 1,6 va binafsha to'lqin uchun n > 1,6 bo'ladi. Demak, barcha spektrlar uchun absalyut nur sindirish ko'rsatkichlari nqiźil < nqizg‘ich < nsariq < nyashil < n havorang < n ko‘k < n binafsha tartibida bo‘lar ekan, va chastota oshib borishi bilan nur sindirish ko'rsatkichining qiymatlari ham oshib borar ekan. Chastota oshib borishi bilan nur sindirish ko'rsatkichi qiymatining oshib borishiga normal dispersiya deyiladi. Aksincha, chastota oshib borishi bilan nur sindirish ko'rsatkichi qiymatining kamayib borishiga esa anomal dispersiya deyiladi. Oq yorug'lik tarkibidagi barcha spektrlar shaffof muhitga tushganda normal dispersiya sodir bo'ladi.

Yuqorida aytilgan usul bilan dispersiya hodisasini 1872-yilda birinchi bo’lib Isak Nyuton kuzatdi. Agar chastotaning oshishi bilan moddaning sindirish ko’rsatkichi ham oshsa, bunday dispersiyaga normal dispersiya deyiladi. Bu paytda to’lqin uzunligining o’zgarishi bilan moddaning sindirish ko’rsatkichi quyidagicha o’zgaradi. normal dispersiya uchun quyidagi tenglik o’rinli bo’lar ekan.

Agar chastotaning oshishi bilan moddaning sindirish ko’rsatkichi kamaysa bunday dispersiyaga anomal dispersiya deyiladi. Shisha uchun bunday dispersiya ultrabinafsha sohasida kuzatiladi. Normal va anomal dispersiyalarni kuzatish uchun o’zaro perpendikulyar joylashgan prizmalar usulidan foydalanamiz.


Agar faqat P1 prizmadan yorug’lik nuri o’tsa, (ab) polosa hosil bo’lar edi. Agarda biz P2 prizmani P1  P2 qilib joylashtirsak, u holda P1 birinchi prizmadan o’tgan nurlarning har biri pastga buriladi, bu burilish P2 prizmaning bu nurlar uchun sindirish ko’rsatkichiga bog’liq bo’ladi, ya’ni sindirish ko’rsatkichi qancha katta bo’lsa, burilish shuncha katta bo’ladi, shu tufayli (ab) spektrning hammasi pastga siljib (a1b1) vaziyatni oladi. Uning (a1) qizil nur pastga kam (b1) binafsha nur esa ko’p bukiladi va natijada (a1b1) polosa butunicha bukilgan bo’ladi. Ayqash prizmalar usuli yordamida Kundt tomonidan bajarilgan tekshirishlar shuni ko’rsatadiki, anomal dispersiya hodisasi yorug’likning yutilishi bilan chambarchas bog’liq ekan. Boshqacha aytganda biror moddada yorug’likning yutilishi qaysi sohasida mavjud bo’lsa, o’sha oblastda anomal dispersiya kuzatilar ekan.
Nur bir muhitdan boshqa muhitga o'tganda numing chastotasi o'zgarmaydi. To'lqin uzunligi va tezligi o'zgaradi. Monoxromatik nuri vakuumdan biror shaffof muhitga o'tganda chastotasi va rangi o'zgarmaydi, tezligi va to'lqin uzunligi qisqaradi.V=c/n
Formuladan ko'rinib turibdiki, shaffof muhitda qizil nuri eng tez, binafsha nuri esa eng sekin tarqalar ekan. Biror qalinlikdagi parallel plastinkadan o'tganda, qizil nur eng avval, binafsha nuri esa eng kechikib chiqar ekan. Bo'shliqda, ya’ni vakuumda barcha rangdagi nurlar bir xil c = 3-10⁸ m/s tezlik bilan tarqaladi. Agar shunday bo'maganda edi, astronom Ryomeming kuzatishlarida Yupiter yo'ldoshi Io soyaga kirish oldida binafsha rangda,soyadan chiqishda esa qizil rangda ko'ringan bo‘lar edi.



Shaffof muhitga o'tganda yorug'likning to'lqin uzunligi o'zgaradi degani bu uning rangi o'zgaradi degani emas. Muhit ichida ham nur o'z rangini saqlab qoladi. Agar prizmadan turli rangga ajralgan nurlar yana qo'shilsa oq yorug'lik hosil bo'ladi (2-rasm). Ko'zga ko'rinadigan nurlarning to'lqin uzunligi 1-jadvalda berilgan (3-rasm)

Rangi	To‘lqin uzunligi nm	Rangi	To‘lqin uzunligi nm
Qizil Qizg‘ish Sariq Yashil-sariq	770-620 620-585 585-575 575-550	Yashil Havorang Ko‘k Binafsha	550-510 510-480 480-450 450-390

Jismlaming rangi:
Oq yorug'likning tuzilishi juda murakkab bo'lib, yettita asosiy kamalak ranglarining har biri yana minlab ranglarga bo'linadi. Ana shuning uchun ham tabiat juda rang-barangdir. Aksincha, agar ranglar bo'lmaganda esa barcha jismlar bir xil oq-qora rangda ko'rinar edi.Ranglar haqida shuncha ko'p gapirdik, rang o'zi nima degan savol tug'iladi. Nima uchun ba’zi nurlami qizil, ba’zi nurlami esa ko'k rangda ko'ryapmiz?
- Har bir rangdagi monoxromatik nur o'z chastotasi va to'lqin uzunligiga ega bo'lib, barcha rangdagi nurlar elektromagnit to'lqindir. Aslida tabiatda hech qanday rang bo'lmasdan, bu bizning miyamizning ko'zga tushgan nurlarga aks-ta’siridir, ya’ni rang miyaning psixo-fiziologik xususiyati mahsulidir. Barcha nurlarga miyaning ta’sirchanligi turlicha bo'lib, turli nurlarga miyaning aks-sadosi ham turlicha bo'ladi. Ko'zimizga qizil nur tushganda miyada qizil qilib ko'rish tuyg'usi hosil bo'ladi, ko'k nur tushganda esa ko'k qilib ko'rish tuyg'usi hosil bo'ladi va hokoza. Agar ko'zimizga to'lqin uzunliklari Я >760nm bo'lgan infraqizil nurlar yoki A < 400nw bo'lgan ultrabinafsh^ nurlar tushsa, miyada bu nurlarga nisbatan hech qanday bir ta’sirchanlik, aks-sado yoki sezgi .uyg'otilmaydi. Demak, bu nurlami biz ko'rmaymiz. Ko'zimiz yashil nurlami eng yaxshi ko'radi. Endi jismlar nega turli ranglarda ko'rinadi degan savol 'tug'iladi. Aytaylik olmaning rangi qizil, o'simliklar yashil rangda va hokoza. Nima, qizil olmaning molekulalari qizil rangga, o'simliklaming molekulalari yashil rangga bo'yab qo'yilganmi?
- Har qanday jism biror turdagi molekulalardan tashkil topgan bo'lib, bu molekulalar esa elektron qobiqqa ega. Eng tashqi elektron qobiq optik qobiq yoki ximiyaviy qobiq yoki valent qobiq deyiladi. Ana shu tashqi elektron qobiqlar unga kelib tushgan biror chastotali numi yutsa, boshqa qaysinisidir qaytaradi va yana qaysidir bir chastotali numi esa o'tkazib yuboradi. Ushbu holat turli jism molekulalarida turlicha bo'ladi. Masalan, qizil olma qobig'i unga kelib tushgan barcha nurlardan qizil numi qaytarib, qolganlarini esa yutish xususiyatiga ega. O'simliklar esa yashil numi qaytarib, qolganlarini yutish xususiyatiga ega. Ana shuning uchun ham olma qizil rangda, o'simliklar esa yashil rangda ko'rinadi. Demak, biz jismlami ular qaytargan nur rangiga bo'yalgan qilib ko'rar ekanmiz. Yana shuni ta’kidlash kerakki, modda va jismlaming molekulalari biror bir rangga bo'yalmagan. Agar shunday bo'lganda edi, qop-qorong'u joyda ham olmani qizil rangda, o'simliklami yashil rangda ko'rgan bo'lar edik.Shaffof jismlaming rangi turlicha bo'ladi, buning sababi nimada? Nega shishalar turlicha ko'k, sariq, yashil bo'lib ko'rinadi?
- Shaffof jismlarda o'ziga tushgan yorug'lik nurini o'tkazib yuborish xususiyati kuchli bo'lib, bu xususiyat yorug'lik tarkibidagi barcha nurlar uchun birday emas. Qaysidir numi o'tkazib, qolganlarini esa yutib qoladi. Masalan, ko'k shisha boshqa nurlami yutib, aynan ko'k numi o'tkazib yuboradi. Demak, biz shaffof jismlami ular yutmasdan o'tkazib yuborgan nur rangiga bo'yalgan qilib ko'rara ekanmiz.Nega kamalak spektrlari tarkibida yetti xil rang bom, lekin oq va qora rang yo'q?
- Agar biror jism uning sirtiga tushayotgan barcha rangdagi nurlami yutib qolsa, shu jismni biz qora qilib ko'ramiz. Aksincha, jism unga tushayotgan barcha nurlami qaytarsa, o'sha jism oq bo'lib ko'rinadi. Deyarli barcha nurlami yutadigan jism qoramtir rangda, deyarli barcha nurlami qaytaradigan jism esa oqish rangda ko'rinadi.
-Biror rangli jismga boshqa rangdagi shisha orqali qaralsa, u qora rangda ko'rinishining sababi nimada?
-Biror rangli jismga boshqa rangdagi shisha orqali qaralsa, u albatta qora rangda ko'rinadi. Masalan, ko'k rangli jismga yashil shishada qaralsa, u qora rangda ko'rinadi. Chunki, ko'k rangli jism sirtidan faqat bitta ko'k nur qaytadi. Yashil shisha esa yashildan boshqa barcha nurlami yutish xususiyatiga ega bo'lgani uchun ko'k numi ham yutib qoladi. Binobarin, barcha ranglar yutilgan joy qora rangda ko'rinish kerak. Agar jismga shu jism rangidagi shishada qaralsagina, jism o'z rangida ko'rinadi.Xuddi shuningdek, biror tasvirga aytaylik qizil shishada qarasak, tasvir qora va qizil ranglarda ko'rinadi. Faqat bitta rangdagi numi o'tkazadigan maxsus shishalarga yorug'lik filtrlari deyiladi
Ikki xil bo'yoqning qo'shilishidan shunday rang hosil bo'ladiki, bu rang ikkala bo'yoq qaytargan ranglaming aralashmasi bilan belgilanadi. Lekin ikki xil rangli nurlar qo'shilganda hosil bo'ladigan rang bo'yoqlar aralashmasi hosil qilgan rangdan farq qiladi. Yuqorida rasmda turli rangli monoxromatik nurlar aralashmasidan hosil bo'lgan ranglar tasvirlangan. Masalan, yashil va qizil nurlar qo'shilib qora rangni, ko'k va sariq nurlar qo'shilib yashil rangni, och yashil va qizg'ish nurlar qo'shilib jigar rangni hosil qiladi