Difraksiya qəfəsi.
Sadə birölçülü difraksiya qəfəsi,eyni enə malik olan və qeyri – şəffaf aralıqla ayrılan,bir
– birinə paralel N çoxsaylı yarıqlar sistemdən ibarətdir.Şəkil 4 – də yalnız iki qonşu BC və
DE yarıqları göstərilmişdir.Yarıqların eni b,aralığın eni isə a işarə edilimişdir.d = a + b
kəmiyyətinə difraksiya qəfəs sabiti deyilir.
Qəfəs səthinə normal istiqamətdə düşən,müstəvi monoxromatik
dalğanın difraksiyasına baxaq.Yarığın bütün nöqtələrindəki rəqs,
bu nöqtələr eyni dalğa səthində olduqlarına görə,eyni faza ilə baş
verir.
BC və DE yarıqlarının B və D,C və E nöqtələri oxşar olduğundan,
optik yollar fərqi:
=
sin
d
DK
,
və
/
sin
2
/
2
0
d
(14)
Əsas maksimumluq şərtindən
0
=
n
2
və (14) düsturundan,əsas
maksimumlar üçün aşağıdakı şərt alınır:
n
d
sin
, (15)
burada n = 0,1,2,.... - əsas maksimumun(nömrəsidir)sırasıdır.Əsas minimumluq
şərti:
2
)
1
2
(
sin
m
b
mütənasibliyi ilə ifadə olunur:
m
b
sin
(16)
27. D FRAKS YA Q F S .
шыьын дальа нязяриййясинин тясдигиндя Йунгун ики йарыгдан интерференсийа
тяърцбяляри вя О.Френелин (1788-1827) дальа нязяриййяси ясасында С.Пуассонун тяклифи
иля Ф.Арагонун щяйата кечирдийи гейри-шяффаф дискдян дифраксийа тяърцбяси щялледиъи рол
ойнамышдыр.Френел нязяриййясиня эюря нюгтяви мянбядян йайылан иышг гейри-шяффаф диск
цзяриня дцшдцкдя дифраксийа нятиъясиндя кюлэя мяркязиндя эцъляндириъи интерференсийа
щесабына ишыглы «лякя» алынмалы иди! Бу ися аьлабатмаз эюрцнцрдц. Арагонун тяърцбяси
мящз нязяриййядян алынан нятиъяни тясдиглямишди.
Биръинс мцщитдя ишыг дцз хятт бойунъа йайылыр. Гейри-биръинсликляр (кичик манея,
дешик, йарыг вя с.) олан мцщитдя (гейри-биръинс мцщитдя) ишыьын дцзхятли йайылмасы
позулур. Гейри-биръинс мцщитдя дальа йайыларкян раст эялдийи манеяни ашараг щяндяси
кюлэя областына дахил олур вя дифраксийа щадисяси баш верир. Яэяр манеянин (дешик,
йарыг вя с.) юлчцсц дальа узунлуьу
тяртибиндя оларса, дифраксийа щадисяси юзцнц
даща бариз бцрузя верир. Йарыьын юлчцсц бюйцк олдугда (
) дальа дифраксийасы
щисс олунмур. Сяс дальалары (
m
1
) гапы вя пянъярядян кечдикдя дифраксийа етдийи
щалда ишыг дальаларынын (
sm
5
10
) дифраксийасы цчцн манеянин юлчцсц олдугъа кичик
олмалыдыр. Дифраксийа щадисяляри Щцйденс-Френел принсипи ясасында изащ олунур: дальа
сятщинин, йахуд дальа ъябщясинин щяр бир нюгтяси елементар (икинъи) кощерент дальа
мянбяйидир.
Фярз едяк, мцстяви монохроматик дальа гейри-шяффаф манея цзяриндя ачылмыш вя
ени БС=
a
олан йарыг цзяриня нормал дцшцр (шякил 1).
Йарыгда ачылмыш дальа ъябщясинин щяр бир нюгтяси йарыг архасында бцтцн
истигамятлярдя йайылан икинъи дальалар мяркязидир.
буъаьы алтында дифраксийа етмиш
шцалар линза кюмяйиля екранын
M
нюгтясиндя топланыр вя интерференсийа едирляр.
0
олдугда бцтцн дальалар
0
M
нюгтясиня ейни фазада эялир вя бир-бирини эцъляндирирляр;
екранда ишыглы золаг - мяркязи максимум мцшащидя олунур.
0
олдугда шцаларын
оптик йоллар фяргиндян (
aSin
DC
) асылы олараг мяркязи максимумун щяр ики
тяряфиндя бир-бирини явяз едян вя бир-бириня паралел, симметрик гаранлыг вя ишыглы
золаглар йерляшяъякдир. Дифраксийа буъаьы (
) артдыгъа ишыглы золагларын ишыглылыьы азалыр
(шякил1 2).
Не у дает ся от образит ь рису нок . Возможно, рису нок поврежден или недост ат очно памят и для его от к рыт ия. Перезагру зит е к омпьют ер, а зат ем снова от к ройт е файл. Если вмест о
рису нк а все ещ е от ображает ся к расный к рест ик , попробу йт е у далит ь рису нок и вст авит ь его заново.
Дифраксийа максимуму шярти
2
)
1
2
(
sin
k
a
(1),
минимуму шярти ися
k
k
a
2
2
sin
(2)
кими йазылыр;
,
2
,
1
,
0
k
олуб максимумун тяртиби адланыр.
Дифраксийаны мцшащидя етмяйин ян мараглы цсулларындан бири дифраксийа гяфясиндян
истифадя етмякля щяйата кечирилир. Дифраксийа гяфяси бир-бириндян гейри-шяффаф
аралыгларла айрылмыш, паралел вя ишыьа шяффаф дар йарыглардан ибарят гурьудур. Адятян
дифраксийа гяфяси шцшя цзяриня алмаз васитясиля чоз назик паралел хятляр чякилмякля
щазырланыр. Штрихлярарасы бошлуг йарыг ролуну ойнайыр. Мцасир дюврдя 1 см-дя 10 000
штрихя малик дифраксийа гяфясляри щазырланыр. Дифраксийа гяфясинин характеристикасы гяфяс
сабитидир (
d
):
d=a+b (3)
a
- йарыьын ени;
b
- йарыгларарсы мясафядир.
Дифраксийа гяфясиндя (шякил 2) интерференсийанын максимум шярти
k
d
sin
(4)
олар.
(4)-дян
-ны тяйин етсяк,
k
d
sin
(5)
олар. (5) дцстуру дифраксийа гяфясиля дальа узунлуьуну тяйин етдикдя ясас щесаблама
дцстурудур.
RENTGEN ŞÜALANMASI VƏ ONUN TƏBİƏTİ
Fotoeffekt hadisəsi işıq fotonlarının öz enerjisini elektronlara verməsini inandırıcı
şəkildə sübut edir:
2
2
m
A
h
(1)
Bəs əks proses mümkündürmü? Başqa sözlə hərəkət edən elektronun enerjisinin bir
hissəsini, yaxud hamısını fotona çevirmək olarmı? Əks fotoeffekt hadisəsi nəinki
mümkündür, onun varlığı hələ Plank və Eynşteynin nəzəri işlərinə qədər təcrübi olaraq
aşkar edilmişdir.
1895-ci ildə V.Rentgen özünün apardığı klassik təcrübədə sürətli elektronların
maddə ilə toqquşması zamanı təbiəti məlum olmayan nüfuzedici şüalanmanın yarandığını
müəyyən etmişdi. Bu şüalar sonralar Rentgen şüaları adlanmışdı. Tezliklə Rentgen
şüalarının hətta maqnit və elektrik sahələrində düzxətli yayıldığı, qeyri-şəffaf
maddələrdən asanlıqla keçdiyi, fotoqrafiya lövhələrini qaralda bilməsi və s. kimi
xassələri aşkar olundu. İlkin elektronların sürəti böyük olduqca yaranan Rentgen
şüalanması daha çox nüfuzedicidir və elektronların sayı çox olduqca daha intensivdir.
Rentgen şüalarının kəşfindən sonra onların elektromaqnit dalğaları olması fərz
edilirdi. EM nəzəriyyəyə görə təcillə hərəkət edən yüklü zərrəcik, yaxud elektrik yükü
elektromaqnit dalğası şüalandırmalıdır; sürətləndirilmiş elektron isə toqquşma zamanı
birdən dayanarkən mənfi təcil alacaqdır.
Məhz mənfi təcil hesabına, elektronlar hədəfdə tormozlanarkən, klassik EM
nəzəriyyəyə görə, Rentgen şüalanması yaranır. Rentgen şüalanmasının iki növünü
fərqləndirirlər. 1) tormozlanma, 2) xarakteristik şüalanma.
Tormozlanma şüalanması sürətli elektronun kəskin tormozlanması zamanı onların
itirdiyi enerji hesabına yaranır və spektrı bütövdür; bu spektr qısa dalğa tərəfindən aydın
λ
min
sərhədinə malikdir. Duant və Xant müəyyən etmişlər ki, λ
min
sürətləndirici potensial
ilə tərs mütənasibdir:
U
6
min
10
24
,
1
(2)
Rentgen borusunda gərginliyin müəyyən qiymətində bütöv spektr fonunda anod
materialı üçün xarakterik olan ayrı-ayrı intensiv xətlər əmələ gəlir. Bu cür spektr xətti,
şüalanma isə xarakteristik şüalanma adlanır. Xarakteristik şüalanma atom nüvəyə yaxın
daxili elektronlardan birini qopardıqda, yaxud həyəcanlandırmaq üçün kifayət edən enerji
porsiyası udduqda mümkündür.
Rentgen şüalarının dalğa təbiətinə malik olması 1906-cı ildə Barkl tərəfindən
təcrübi olaraq bu şüaların polyarizasiyası göstərildikdən sonra qəbul olundu.
RENTGEN ŞÜALARININ DİFRAKSİYASI
1912-ci ildə alman alimi Laue təcrübi olaraq göstərmişdir ki, Rentgen şüaları kristal
cisimlər üzərində düşdükdə difraksiya edir. Laue bu təcrübəni qoyarkən belə bir
fərziyyədən çıxış edirdi ki, əgər atomlar kristalda müntəzəm olaraq (periodik)
yerləşmişlərsə, onda bu kristallar atomlararası məsafə tərtibində (10
-10
m) dalğa
uzunluğuna malik çox qısa dalğalar üçün difraksiya qəfəsi rolunu oynaya bilər. O vaxtlar
fiziklərin əksəriyyəti maddənin kristal quruluşu barədə yuxarıdakı nəzəriyyəni qəbul
etsələr də bu nəzəriyyə təcrübi olaraq təsdiq edilməmişdi. Məhz Laue kristalda səpilən
rentgen şüalarının xarakterik maksimium və minimuma malik difraksiya mənzərəsi
verdiyini və beləliklə həm bu şüaların həm elektromaqnit təbiətli olmasını, həm də
kristallarda atomların müntəzəm olaraq yerləşdiyini təsdiq etdi. Müasir dövrdə pentgen
şüalarının dalğa uzunluğu 0,0110 nm diapazonda olan elektromaqnit dalğası olması
sübut edilmişdir.
Şəkil 1-də bir-birilə qonşu kristalloqrafik atom müstəviləri (qırıq-qırıq xətlə) və bu
müstəvidə yerləçən atomlar (nöqtələrlə) göstərilmişdir. Əgər I şüa yolunun uzunluğu tam
dalğa uzunluğu qədər II şüanın yolundan böyükdürsə, onda gücləndirici interferensiya
baş verir. Bu iki şüa arasında yollar fərqi 2dsin
-dır. Deməli maksimumlar
mλ=2dsin
(m=1, 2, 3...)
şərtində müşahidə olunur. Bu şərt Vulf-Breqq şərti adlanır. Əgər maksimuma uyğun
bucağı məlumdursa, onda atomlararası d məsafəsini təyin etmək olar (rentgen quruluş
analizi). Digər tərəfdən məlum kristaldan difraksiyaya görə R-şüanın dalğa uzunluğunu
təyin etmək olar (rentgen spektroskopiya). Rentgen quruluş analiz üsulu ilə DNT və
RNT-nin strukturu aşkar olunmuşdur.
28.İşığın polyarizasiyası
A. Təbii və polyarlaşmış işıq. Malyus qanunu.
İşıq dalğasında elektrik və maqnit sahə intensivlikləri vektoru kəsilməz, surətli (
hs
14
10
~
) rəqslər edir.
Təcrübələr göstərir ki, işığın gözə və digər qəbuledicilərə təsiri E vektorunun rəqsləri
ilə
bağlıdır; buna görə də onu işıq vektoru adlandırırlar. Müstəvi dalğa üçü yaza
bilərik .
)
(
cos
)
(
cos
t
E
r
t
E
E
m
m
(1)
- faza sürəti,
və
xətti və dövrü tezlikdir.
Müəyyən tezliyə malik işıq monoxromatik işıq adlanır. Təbiətdə tam monoxromatik
işıq yoxdur.
Real mənbənin işığı – onu təşkil edən atomların şüalanmalarının birgə təsirinin
nəticəsidir və
hər bura sərbəst olaraq çox kiçik zaman müddətində (
san
8
10
) şüalanır. Praktikada
işıq o zaman
monoxromatik hesab olunur ki, onu xarakterizə edən
intervalı kiçik olsun.
Hər bir şüalanma aktında atom E vektoru müəyyən müstəvidə rəqs edən dalğa buraxır.
Əgər işıq
vektorunun rəqsləri şüadan keçən bir müstəvidə baş verərsə, işıq müstəvi polyarlaşmış
müstəvi
adlanır. (şəkil 1)
E
vektorunun Q müstəvisində rəqsləri yeganə yy istiqaməti ilə xarakterizə
olunur.
Təbii işıq polyarlaşmamış işıqdır; bu işıq ayrı – ayrı atomlar çoxluğunun şüalandırdığı
işıq
dalğalarının toplusu olur E və H vektorlarının şüaya perpendikulyar bütün
istiqamətlərdə
rəqsləri ilə xarakterizə olunur. Təbii işıqda E – nin rəqslərinin baş verə biləcəyi bütün
istiqamətlər eyni
Əgər E vektorunun rəqslərinin üstün olduğu istiqamət varsa, bu cür işıq cismən
polyarlaşmış işıq
E
y
y
H
Q
Şəkil 1
adlanır. Şəkil 2 – də şüaya olan müstəvidə E – nin rəqslərinin mümkün halları
göstərilmişdir.
a) təbii işıq b) müstəvi polyarlaşmış işıq c) qismən
polyarlaşmış işıq.
Şəkil 2
İşığın polyarlaşması işığın dəstəsindən müəyyən istiqamətli rəqsləri
seçməkdən ibarətdir.
Məqsədlə xüsusi qurğulardan – polyarizatordan istifadə olunur. Polyarizator E
vektor toplananın
(yalnız müəyyən müstəvidə - polyarizator müstəvisində olan ) buraxır. Əkər
təbii işığın intensivliyi I
təbii
polyarlaşmış işığın intensivliyi I olsa, onlar arasında aşağıdakı münasibət var.
tebii
I
I
2
1
İnsan gözü təbii və polyarlaşmış işığı fərqləndirə bilmir. Əgər polyarizator
polyarlaşmış işığı analiz etmək
üçün istifadə olunursa, , bu halda O analizator adlanır. Əgər analizatora
qismən işıq düşürsə, onda
analizatorun şüa ətrafında fırlanması keçən işığın intensivliyinin
maksimumdan (
, yy) minimuma ( xx
istiqaməti ) qədər dəyişməsi ilə müşayiət olunur.
Əgər analizatora polyarlaşmış işıq düşürsə, onda
cos
0
E
E
(1) toplananı analizatordan keçərək
E
vektoru
rəqslərinin baş verdiyi müstəvi ilə ( pp) analizator müstəvisi arasında bucaqdır.
İşığın intensivliyi
2
~ E
I
olduğundan (1) nəzərə almaqla
2
0
cos
I
I
(2)
alınar. I – analizatordan çıxan işığın intensivliyi , I
o
– düşən işığın
intensivliyidir. (2) düsturu malyus düsturu adlanır.
Analizatoru şüa ətrafında fırlanmaqla onun elə vəziyyətini tapmaq olar ki, bu
halda işıq ondan keçmir ( intensivliyi sıfıra bərabərdir.). Fərq işığın tam
y
y
y
x
x
y
x
polyarlaşmış olmasını təsdiq edən etibarlı üsuldur. Əgər intensivliyi I
təbii
olan təbii
işıq ardıcıl olaraq polyarizator və analizatordan keçirsə, onda çıxan dəstənin
intensivliyi
2
cos
2
1
tebii
I
I
(3) olar.
α= 0 olduqda ( polyarizator və analizatorun müstəviləri paraleldir) I
intensivliyi maksimal olur və
tebii
I
2
1
bərabərdir. “ Çarpazlaşmış “ polyarizator və
analizator (
2
) işığı tamamilə buraxmır.
İşığın polyarlaşma üsulları.
Təbii işıq iki dielektrik mühitlərin sərhədinə düşdükdə qayıdan (əksolan) və
sınan şüalar qismən
polyarlaşmış olur. Əgər düşmə bucağı (i)
n
tgi
(
A
n
n
n
2
) (1)
Şərtini ödəyirsə, onda qayıdan şüa düşmə
müstəvisinə
olan müstəvidə tam polyarlaşır.
Qismən polyarlaşmış sınan şüada isə düşmə
müstəvisinə paralel olan müstəvidə rəqslər
üstünlük təşkil edir.
(1) münasibəti Bruster qanunu, i
b
- bucağı
isə tam polyarlaşma bucağı olur bruster
bucağı adlanır.
Qayıdan şüanın polyarlaşması effekti kosmosdan dəniz səthi üzərində neft
təbəqəsini aşkar etmək üçün istifadə olunur.
Optik anizotrop mühitdən keçdikdə işığın polyarlaşması böyük praktik
əhəmiyyətə malikdir. Optik anizotropluq dedikdə mühitin optik xassələrinin
istiqamətdən asılılığı nəzərdə tutulur. Şəffaf kristalların çoxu ( island şpatı,
turmalin, kvars və s. ) optik analizatordur.
Bu cür mühitlərdə işıq sürəti və deməli
sındırma əmsalı müxtəlif istiqamətlərdə eyni
olmadığından , onlarda qoşa şüasınma
hadisəsi baş verir: İşıq şüası iki şüaya
ayrılmış olur. Sınan şüalardan birinin (O şüası ) istiqaməti sınma qanunlarına
uyğundur. Bu şüa adi şüa adlanır.
e şüasının istiqaməti məlum sınma qanunlarına uyğun gəlmir və bu şüa qeyri
– adi şüa adlanır. e – şüası üçün sındırma əmsalı kristalda istiqamətdən asılı olduğu
halda (n
e
), 0 – şüası üçün n
0
asılı deyil. 0 və e şüalarının sürətlərinin üst – üstə
düşdüyü istiqamət kristalın optik oxu adlanır, bu ox boyunca şüanın ayrılması baş
vermir. n
o
> n
e
olduqda kristal mənfi, n
o
< n
e
olduqda isə müsbət kristal adlanır.
i
b
i
b
n
1
n
2
90
0
.
.
.
.
.
.
.
.
e
o
.
.
Polyarlaşma müstəvisinin fırlanma istiqamətindən asılı olaraq optik aktiv
maddələr sağa və sola fırladan olmaqla iki yerə ayrılır. Şüaya qarşı baxdıqda sağa
fırladan maddələrdə polyarlaşma müstəvisi saat əqrəbi istiqamətində, sola
fırladanlarda isə saat əqrəbinin hərəkətinin əksi istiqamətdə dönəcəkdir. Beləliklə,
şüanın yayılma istiqaməti və fırlanma istiqaməti sağa fırladan maddələrdə sol vint,
sola fırladan maddələrdə isə sağ vint sistemi əmələ gətirir. Fırlanma istiqaməti (
şüaya nisbətən ) optik p aktiv mühitdə şanın istiqamətindən asılı deyil, buna görə
də məsələn kvars kristalının antik oxu boyunca ondan keçmiş şüanın, güzgü ilə əks
etdirib, onu yenidən kristaldan əks istiqamətə köçürməyə məcbur etsək onda
polyarlaşma müstəvisinin ilkin vəziyyəti bərpa olunacaqdır.
Polyarlaşma müstəvisinin fırlanmasını izah etmək üçün Frenel optik aktiv
mühitlərdə çevrə boyunca sağa və sola polyarlaşmış işığın eyni sürətlə
yayılmaması fərziyyəsini irəli sürür.
Hər iki şüa (o və e) qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə
polyarlaşmış olur. Əəgr kristal udmursa, onun intensivliyi bu iki şüa arsında
bərabər bölünmüş olur.
İkiqat (qoşa) sındıran kristallar o – və e – şüalarını müxtəlif cür udurlar. Bu
hadisə dixroizm adlanır (kristallar – dixroik). Bu kristallar işıq polyarizatorları
kimi istifadə oluna bilərlər (məsələn turmalin). Geniş yayılmış və ucuz təbəqəli
polyarizatorların (polyaroid) təsiri herapatit maddəsinin dixroizminə əsaslanmışdır
və artıq 0,1 mm qalınlığında həmin təbəqə o – şüanı tam udur.
Yüksək keyfiyyətli polyarizator Nikol prizmasıdır. Nikolun iş prinsipi
island şpatında qoşasındırma hadisəsinə əsaslanır. Bütöv kristaldan prizma kəsilir,
o iki yerə bölünür və sındırma əmsalı n
0
e
olan kanad abalzamı ilə yenidən bir
– birinə yapışdırılır. Oxunası yapışma yerinə tam qayıtma bucağından böyük bucaq
altında düşdükcə tam qayıtmaya məruz qalır və prizmadan kənara çıxır. e – şüası
kristaldan keçir və müstəvi polyarlaşmış işıq kimi istifadə olunur.
Polyarlaşma mikroskopu
Carpazlaşdırılmış polyarizator və analizator işığı buraxmır. Lakin əgər
onlar arasında optik aktiv maddə qoyulsa,
müşahidə zonası işıqlanır. Bu onunla izah
olunur ki, bu cür maddədə işıq qoşa şüa
sınmaya məruz qalır ( o və e şüaları) və bu
maddə daxilində həmin şüalar Arasinda optik
yollar fərqi yaranır. Analizator iki şüadan eyni
istiqamətli rəqsləri seçir. Analizatoru keçən sərbəst koherent olan bu rəqslər bir –
birini yollar fərqindən asılı olaraq gücləndirərək, yaxud zəiflədərək interferensiya
edirlər. Ağ işıaqa müşahidə apardıqda görmə zonası rəngli olacaq, belə ki, yollar
fərqi işıq dalğasının uzunluğundan asılıdır. Bu hadisə optik anizotrop mühitləri
tətqiq etmək üçün istifadə olunan polyarlaşma mikroskopunun işinin əsasında
durur. Bu mikroskop digər metodlarla müşahidəsi çətin olan obyektləri (məsələn
xromosomları, hüceyrə bölünməsi prosesini) müşahidə etməyə imkan verir.
Maye kristal adlanan maddələr güclü optik anizotropiyaya malikdirlər. Bu
maddələrdə mütəhərriklik və elastiklik hissəciklərin nizamlı yerləşməsi ilə
e
o
çulğaşır. Maye kristalların qoşa şüa sındırması və dixorizmi son, zəncir formalı
uzunsov molekulların nizamlı düzülüşü ilə şərtlənir. Uzununa istiqamətdə
yerləşmiş dəyişən bu molekullar düzülüşü molekulyar qarşılıqlı təsir hesabın
saxlayırlar. Maye kristal quruluşu (struktur) təbiətdə geniş yayılmışdır: onlar
hüceyrə membranının elastik əsasını, əzələ liflərini, birləşdirici toxumaların,
xromosom və mitoxondrilərin və s. əsasını təşkil edirlər. Bu kristallar qoşa şüa
sınma xassəsinə malik olduqlarından polyarlaşma mikroskopunda tədqiq oluna
bilər.
Maye kristallar halı mayedən öz optik, elektrik və s. xassələri ilə fərqlənir.
Bu kristalların molekulyar quruluşu olduqca zəif xarici təsirlərə həssasdır
(temperatur dəyişməsi, maqnit və elektrik sahələrinə və s.). Bioloqlar maye
kristalların öyrənilməsinə böyük maraq göstərirlər. Belə ki, onlarla canlı
orqanizmin mühüm funksiyaları əsaslanır: qavrama, hərəkət, çoxalma, sintez,
enerji mübadiləsi.
Dostları ilə paylaş: |