1-mavzu: Kvant mexanikasining eksperimental asoslari. Klassik mexanikaning qo`llanilish chegaralari va kvant mexanikasining paydo bo`lishi. Kvant mexanikasi

Kvant  mexanikasining  eksperimental  asoslari.  “Yangi  fizika”  fanining 

nima sababdan vujudga kelganligini bilish uchun “eski fizika”ning ijobiy natijalar 

va kamchiliklari haqida yetarli ma`lumotga ega bo`lish kerak. Shuning uchun klassik 

fizikaning  yutuqlari  va  kamchiliklari  haqida  qisqacha  to`xtalib,  unga  yakun 

yasaymiz.  Klassik  fizika  tushuntirib  bera  olmagan  eksperimentlar  ro`yxatini 

keltiramiz.  

1900  yil  14  dekabrda  Berlin  shahrida  bo`lib    o`tgan  nemis  fiziklari 

jamiyatining  anjumanida  so`zga  chiqqan  Maks  Plank  qora  jism  nurlanish 

qobiliyatini  topganligi  haqida  axborot  berdi.  Xuddi  shu  kunni  kvant  nazariyasini 

tug`ilgan  kuni  deb  atasa  bo`ladi.  Kvant  nazariyani  hozirgi  zamon  matematik 

apparatiga kvant mexanika deyiladi. 

Kvant  mexanikasi  hozirgi  zamon  nazariy  fizikasining  eng  muhim 

bo`limlaridan  biri  bo`lib,  u  1926-28  yillarda  nemis  olimi  Verner  Geyzenberg, 

Avstriya  olimi  Ervin  Shredinger  va  ingliz  olimi  Pol  Dirak  tomonidan  yaratildi. 

Kvant 

mexanikasining 

asosiy 

vazifasi 

mikrozarralarning 

hatti-harakati 

qonuniyatlarini o`rganishdir. Masalan, elektronning atomdagi harakati, proton yoki 

neytronning yadrodagi harakati va h. k. 

Mutlaqo  yangi  tasavvurlarga  asoslangan  kvnat  nazariya  tushunchalariga 

o`tishdan  avval, birmuncha  orqaga qaytamizda klassik  fizikaning  asosiy  yutuqlari 

va kamchiliklariga e`tiboringizni qaratamiz. Klassik fizika sahnasidagi jarayonlarni 

eslash, bizga nima uchun yangi tasavvur va tushunchalarga tayangan yangi fizika 

zarurligini tushunishga yordam beradi. 

Nyuton qonunlari yordamida yuqoridan tushib kelayotgan jismni, miltiqdan 

otilgan o`qni va Yer yo`ldoshlari, Quyosh sistemasi va boshqa barcha makroskopik 

harakatlarni  tavsiflash  imkoniyatiga  ega  bo`ldik.  Bundan  tashqari,  Nyuton 

mexanikasi  bizga  energiyani,  impulsni  va  impuls  saqlanish  qonunlarini  berdi. 

---

Mazkur  qonunlar  yordamida  biz  moddani  harakterlovchi  turli  fizikaviy 

doimiyliklarni,  masalan,  “zichlik”,  “elastiklik  moduli”,  kabilarni  bilgan  holda 

prujina, richag, o`zak  va  g`ildiraklardan  yig`ilgan  murakkab  mexanizmlarni  hatti-

harakatini  tavsiflashga  qodir  bo`ldik.  Bu  natijalar  Nyuton  mexanikasining  ulkan 

yutug`i  edi. Biroq klassik  nazariya  nima  uchun  zichlik, bikirlik  koeffisienti  xuddi 

aynan shu qiymatga ega bo`lishi, nima uchun berilgan kuchlanganlikda o`zakni sinib 

ketishi, nima uchun vodorod elementi faqat o`ziga xos bo`lgan kimyoviy xossalarga 

ega bo`lishi, nima uchun mis faqat 1083

o

C da, oltin 1063 

o

C da, nikel esa 1455

 o

C 

da  erishi,  nima  uchun  natriy  bug`i  sariq  nur  chiqarishi,  nima  uchun  Quyosh 

nurlanishi, nima uchun uran yadrosi spontan bo`linishi, nima uchun oltin, kumush 

yaxshi o`tkazgich, oltingugurt yoki yog`och izolyator, nima uchun doimiy magnit 

po`latdan qilinadi, qo`yingki bunday nima uchun degan savollarni ko`plab qo`yish 

mumkinki,  ularning  birortasiga  klassik  fizika  umuman  javob  bera  olmaydi  yoki 

berganda ham qisman javob beradi. 

XIX  asrda  kimyo  moddalarning  atom  va  molekulalardan  tashkil  topganligi 

haqida  ma`lumot  berdi.  Bu  g`oya  va  Nyuton  qonunlariga  asoslangan  holda 

issiqlikning kinetic nazariyasi yaratildi. Natijada teplorod tushunchasi barham topdi. 

Maksvell va Boltsman gazlarni kinetic nazariyasini rivojlatirdi, idish ichidagi gaz 

tartibsiz harakatidagi  molekulalardan  tashkil topganligi, ular o`zaro to`qnashishda 

ekanligini  e`tirof  etdilar.  Matematikani  qo`llab  miqdoriy  hisoblar  qilindi.  Kinetic 

nazariya yordamida avagadro soni chamalandi, va u N

a

=6.022*10

23

 mol

-1

 ekanligi 

aniqlandi.  Molekulyar-kinetik  nazariya  gaz,  suyuq  va  qattiq  jismlarni  ko`p 

hodisalarni  tushuntirib  berdi.  Bu  sohadagi  katta  yutuqlarga  qaramay,  molekulyar-

kinetik nazariya gaz va qattiq jismlarning issiqlik sig`imlarini tushuntirishga ojizlik 

qildi. 

Elektr va magnitni noyob hodisalarini tinch turgan va harakatdagi zaryadlarni 

o`zaro ta`sir konsepsiyasidan kelib chiqqan holda tushuntirish imkoniyati tug`ildi. 

Elektr va magnit hodisalarni to`la tavsiflaydigan tenglamalar Maksvell tomonidan 

yaratildi.  Maksvell  elektr,  magnit,  yorug`lik  hodisalarini  o`rganishda  va 

birlashtirishda  eng  muhim  qurol  bo`ldi.  Maksvell  tenglamalari  yordamida 

elektromagnit maydon mavjudligi kashf qilindi. Uzoqdan ta`sir nazariyasi barham 

topib, yaqindan ta`sir nazariyasi yaratildi. Maksvell o`zining yaratgan qonunlaridan 

kelib  chiqib,  elektromagnit  to`lqinlarni  kashf  qildi  va  bu  fikr  Gerts  tomonidan 

tajribada  tasdiqlandi.  Maksvell  nazariyasidan  kelib  chiqqan  yana  bir  yangi  natija 

yorug`likni ham ma`lum to`lqin uzunlikdagi elektromagnit to`lqinlari ekanligi edi. 

Natijada, bir-biriga  bog`liq  bo`lmagan  deb  qaralgan  elektr,  magnit  yorug`lik  bitta 

konsepsiyada birlashdi. Maksvell qonunlari katta yutuqqa erishganiga qaramay efir 

---

muammosini  hal  qila  olmadi.  Efir  masalasi  1905  yilda  A.  Eynshteynni  fazo-vaqt 

tasavvurini qayta ko`rishi natijasida barham topdi. 

1890yilda  Tomson  elektronni  kashf  etdi.  Fotoeffekt  kashf  qilindi,  chiziqli 

spektrlar  aniqlandi.  Xullas,  XIX  asrni  boshi  juda  ko`p  yangi  atamalar, 

eksperimentlarga  boy  bo`ldi.  1911  yilda  Ernest  Rezerford  atomni  kashf  etdi. 

Atomning barqaror ekanligi haqida fikrlar bildirildi. Lekin, atom fizikasi sohasida 

ham muammolar ko`p edi. Atomning barqarorligini Rezerfordning planetar modeli 

tushuntirib  bera  olmadi.  Klassik  tasavvurga  tayangan  holda  atom  nurlanishida 

chiziqli  spektrlar  masalasi  ham  ijobiy  natijasini  topmadi.  Yana  bir  muhim 

muammolardan  biri  bo`lgan  elementning  nima  uchun  atomlari  aynan  ekanligi 

muammoligicha  qoldi.  Shunday  qilib  klassik  fizika  juda  ulkan  natijalarga 

erishganiga qaramay yuqorida keltirilgan masalalarni yechishda juda ham ojiz edi. 

Chunki  bu  masalalarni  yechishda  boshqacha  fikrlash,  yangi  tasavvur  va  yangi 

tushunchalarga  tayanish  kerak  edi.  Maks  Plankgacha  bunday  yangi  tushuncha  va 

tasavvur paydo bo`lmagan edi. Shuning uchun ham Plankni kvant g`oyasi fizikani 

boshqatdan qarab chiqishga pirovardida esa fizikada inqilob yasashga yo`l ochdi. 

Klassik  fizika  doirasida  turib,  hech  ham  tushuntirib  berib  bo`lmagan 

hodisalarni ro`yxatini keltiramiz: 

1.  Gaz va qattiq jismlarning solishtirma issiqlik sig`imi va uni temperaturaga 

bo`gliqligi; 

2.  Qizdirilgan  jismlarni  nurlanishini  spektr  taqsimotini  (absolyut  qora  jism 

nurlanishi); 

3.  Fotoelektr effekti; 

4.  Barqaror atomning tuzilishi; 

5.  Atomlarning nurlanishi va nur yutishi; 

6.  Berilgan element atomlarining aynanligi; 

7.  Radioaktiv yemirilish hodisasi. 

XX 

asr 

davomida 

ochilgan 

Kompton 

effekti, 

electron-pozitron 

anniglaytsiyasi,  roentgen  nurlari,  Devisson-Jermer  tajribasi  kabi  juda  ko`p 

yangi eksperiment natijalarini ham klassik fizika nuqtai nazaridan tushuntirib 

berib bo`lmaydi. Bu eksperimentlar yangi tasavvurga asoslangan yangi fizika 

– kvant fizikasini tug`ilishiga sabab bo`ldi.