Fizika kafedrasi

Tushuvchi va singan nurlar ikki muhit chegarasiga nurning tushish nuqtasi orqali o`tkazilgan perpendikulyar bilan bir tekislikda yotib, tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati berilgan ikki muhit uchun o`zgarmas kattalikdir, yani

bunda n–muhitning nisbiy sindirish ko`rsatkichi yoki ikkinchi muhitning birinchi muhitga nisbatan sindirish ko`rsatkichi deyiladi.

Endi muhitning absolyut sindirish ko`rsatkichi haqida to`htab o`taylik. Biror muhitning vakuumga nisbatan sindirish ko`rsatkichi uning absolyut sindirish ko`rsatkichi deyiladi.

Muhitlarning ana shu n₁ va n₂ absolyut sindirish ko`rsatkichilari, yoruglikning tushish va sinish burchaklari sinuslari, yoruglikning shu muhtlardagi tezliklari va hamda muhitlarning nisbiy sindirish ko`rsatkichlari orasida quyidagi munosabat o`rinli:

Shuni eslatib o`tamizki, normal sharoitda havoning absolyut sindirish ko`rsatkichi vakuumning absolyut sindirish ko`rsatkichiga deyarli teng, yani 1 ga (aniqrogi 1,000292 ga) teng. Ana shu sababli amaliiotda asosan muhtlarning havoga nisbatan sindirish ko`rsatkichi ishlatiladi. Istalgan muhitning havoga nisbatan sindirish ko`rsatkichi 1 dan katta sondir, chunki bo`lgani uchun.

Yoruglik sindirish ko`rsatkichi katta bo`lgan muhitdan (masalan shishadan, suvdan) sindirish ko`rsatkichi kichikroq muhitga (masalan, havoga) o`tganda to`la ichki kaytish hodisasi kuzatilishi mumkin. Masalan, yoruglik havoga nisbatan sindirish ko`rsatkichi n ga teng bo`lgan shishadan havoga o`tayotgan bo`lsin. Bu holda shisha birinchi, havo esa ikkinchi muhit bo`lib hizmat qiladi. U vaqtda sinish qonunini quyidagicha yozish mumkin:

Bundan

Bu erda n>1 bo`lganligidan yani sinish burchagi tushish burchagidan katta.

Demak, tushish burchagini orttira borgan sari, masalan chegaravii 90⁰ qiymatga sinish burchagi tezroq erishar ekan. Bu sharoytda singan nur ikki muhit chegarasi bo`ylab tarqaladi. Endi tushish burchagini yana orttira borsak, singan nur yo`qolib, tushgan yoruglik batamom birinchi muhitga qaytganini ko`ramiz, Bu hodisa to`la ichki qaytish deyiladi. Tushish burchagining sinish burchagi 90⁰ ga teng bo`lgandagi qiymati to`la qaytish chegaraviy burchagi deyiladi:

(134)

Ravshanki, chegaraviy burchak turli materiallar uchun turli qiymatlarga ega. Masalan, havoga nisbatan olganda, suv uchun shisha uchun , olmos uchun .

To`la ichki qaytish hodisasi hozirgi vaqtda tehnikada, ainiqsa, tola optikasi sohasida keng qo`llanilmoqda. Buning uchun yoruglikni kam yutuvchi va egiluvchan mahsus moddadan, chunonchi, shishadan kvarc shishasidan yasalgan ingichka silindrsimon tolalar yasalib uning sirtiga sindirish ko`rsatkichi kichikroq bo`lgan shaffof material qatlami qoplanadi. Ana shunday tola bo`ylab turli qonuniyatlar bilan o`zgaruvchi yoruglik signallari uzoq joylarga uzatish mumkin. Masalan, bu signallar telefon gaplaridan, televedenie malumotlaridan iborat bo`lishi mumkin va hakozo.

Shaffof materialdan (masalan,kvarcdan) yasalgan prizmagan tushayotgan S nurning yo`lini tekshiraylik. Prizmaning ASD burchagi sindirish burchagi deyiladi. Prizmagan tushgan nur undan chiqquncha ikki marta sinadi. Tekshirishlar quyidagi qonuniyat mavjud ekanligini ko`rsatadi.

Nurning ogish burchagi prizmaning sindiruvchi burchagiga, prizma materialining n sindirish ko`rsatkichiga va yioruglikning –tushish burchagiga bogliq.

Mikroskop. Mikroskop yaqin joylashgan juda mayda obektlarni ko`rishga mo`ljallangan. Uning optik sistemasi obektiv va O₂ okulyardan iborat bo`lib, ularning optik o`qlari bir to`gri chiziqda yotadi. Mikroskopning chiziqli kattalashtirishi K buyumning ikkinchi tasvirining H o`lchamini shu AV buyumning o`lchami h ga bo`lgan nisbati bilan aniqlanib, u quyidagi formula bilan aniqlanadi:

(135)

bunda – mikroskop tubusining uzunligi, –ko`zning eng yahshi kurish masofasi bo`lib, u D₀ =25sm ga tengdir. F₁ va F₂–obektiv va okulyarning fokus masofalari.

Amalda yoruglikning difraksiyasi sababli mikroskopning kattalashtirishi 2500–3000 dan ortmaydi.
15–MARUZA
YORUGLIKNING DISPERSIYASI. SPEKTRLAR

Reja:

1.Yoruglikning dispersiyasi.

2.Sepektrlar va ularning turlari.
1.Yoruglikning dispersiyasi. Muhitning sindirish ko`rsatkichining qiymatlari asosan shu muhitning hossalari bilan aniqlanadi: biroq malum darajada uning qiymatlari yorugliq to`lqinining uzunligiga (yoki chastotasiga) ham bogliqdir, chunki turli uzunlikdagi to`lqinlar aini shu muhitda turli tezliklar bilan tarqaladi. Shuning uchun bir muhitning o`zi turli monohromatik nurlarni turlicha sindiradi.

Muhit sindirish ko`rsatkichining yoruglik to`lqin uzunligiga bogliqligi yoruglikning dispersijasi deyiladi. Kengroq manoda aytganda, yoruglikning dispersiyasi deb yoruglikning snishida, interferensiya yoki difraksiyasi spetkrga ajralishiga aytiladi.

Yoruglik to`lqin uzunligi kamayishi bilan sindirish ko`rsatkichi ortsa, dispersiya normal dispersiya deb, aks holda anomal dispersiya deb yuritiladi. Rangsiz shaffof muhitlar (yani yoruglikni kam yutuvchi muhitlar)normal dispersiya hususijatiga ega; ular binafsha nurlarni (qisqa to`lqinli) eng kuchli sindiradi. Rangli muhitlarda anomal dispersiya bo`lishi mumkin.

Dispersiya tufayli oq yoruglik nuri sindiruvchi muhitdan o`tganida turli monohromatik nurlarga ajraladi. Ekranga tushgan bu nurlar dispersiya spektri–turli rangli yo`llar (polosalar) to`plamini hosil qiladi.

Yoruglik ponasimon shakldagi modda, masalan, prizmada, singanida dispersiya spektri ainiqsa aniq bilinadi. Yoruglikning shisha prizmadagi dispersiyasi ko`rsatilgan. Shisha normal dispersiyaga ega bo`lgani uchun binafsha rangdagi nur uchun ogish burchagi qizil nurning ogish burchagi dan katta bo`ladi.

bu erda n_b va n_q prizmaning binafsha va qizil ranglar uchun sindirish ko`rsatkichlari, n<sub>b</sub>– n<sub>q</sub> ayirma odatda modda dispersiyasining miqdorii harakteristikasi bo`lib hizmat qiladi. Umuman esa dispersiya o`lchovi sifatida sinlirish ko`rsatkichi o`zgarish ning yoruglik to`lqini uzunligining mos o`zgarishiga nisbati, yani kattalik olinadi.

14–rasm.
Prizmalar spektrometr va spektrograflarda dispersiya spektrlari hosil qilish uchun ishlatiladi. Spektrlarning tashqi ko`rinishi yoruglik manbaining hossalariga bogliq ravishda goyat turlicha bo`lishi mumkin. Uchta asosiy spektr turlari bor: tutash spektrlar, chiziqli spektrlar va yo`l–yo`l spektrlar.

Tutash spektrlarda barcha ranglar (to`lqin uzunliklar) bo`ladi, shu bilan birga bir rangdan ikkinchisiga o`tish asta–sekin (uzluksiz) bo`ladi, bundan ko`rinib turibdi.

Chiziqli spektr bir–biridan keng qora oraliqlar bilan ajralgan qator aniq chegaralangan rangli chiziqlardan iboratdir. Har bir chiziqqa bitta aniq yoruglik to`lqini uzunligi mos keladi. Yo`l–yo`l spektr alohida gruppa bo`lib joylashgan ko`p sonli chiziqlardan tuzilgan. Bu gruppalarning har biridagi chiziqlar bir–biriga shuncha yaqin joylashganki, ajrata olish qobiliyati kichik bo`lgan asbobda kuzatilganda, butun gruppa alohida polosa bo1lib ko`rinadi. Shunday qilib, har bir yo`lga yoruglik to`lqinlari uzunligining biror intervali to`gri keladi.

Tutash spektrlarni ko`plab o`zaro tasir qiluvchi molekuljar va atom ionlarining to`plamlari chiqaradi. Bunda zarralarning yuqori temperatura tufayli bo`ladigan haotik (tebranma va aylanma) harakati asosiy rol o`ynaydi.

Demak, cho`glangan qattiq va suyuq jismlar va siqilgan gazlarning nurlanish spektrlari tutash spektrlar bo`lishi yuqorida aytilganlardan kelib chiqadi. Siyraklangan gazlar (atomlari va molekulalari, masalan, qizdirish yoki elektr razryadi bilan qo`zgatilgan gazlar) uchun chiziqli va yo`l–yo`l spektrlar harakterlidir. Shu bilan birga, ko`p atomli molekulalardan tarkib topgan gazlar (kislorod, karbonat angidrid gazi, suv bugi va shunga o`hshashlar) yo`l–yo`l spektr, bir atomli gazlar esa (inert gazlar, metall buglari, dissosiasiyalangan ko`p atomli gazlar) chiziqli spektr beradi.

Har bir (siyraklangan gaz yoki bug holatida bo`lgan) himiyaviy elementning butunlay aniq o`ziga harakterli bo`lgan (spektr chiziqlarining soni, ularning rangi va o`zaro joylashishi bo`yicha) nurlanish spektri bo`ladi. Moddalarning himiyaviy tarkibini aniqlashning spektral metodi (spektral analiz) shunga asoslangan.

Spektrlarni o`rganish atomlar va molekulalarda bo`layotgan prosesslarni aniqlash, moddalar strukturasini bilishda juda katta ahamiyatga egadir.

Hamma spektrlar chiqarish va yutish spektrlariga bo`linadi. Chiqarish spektrlari yoruglik sochayotgan jismlar tomonidan chiqariladi. Yutilish spektrlari esa prizmaga tushayotgan nurlar yo`liga biror modda joylashtirilganda hosil bo`ladi. Bu modda malum nurlarni o`tkazmaydi (ularni yutadi) va ekranda tutash spektrlab polosada chiziqlar yoki polosalar–yutilish spektri hosil bo`ladi.

Spektrlar ko`rinishiga qarab tutash chiziqli va yo`l–yo`l spektrlarga bo`linadi. Tutash spektr uzluksiz kamalak yo`ldan iborat bo`ladi. Cho`glangan qattiq va suyuq uzluksiz jismlar (erigan metallar va boshqalar) shunday spektr beradi. Chiziqli spektr malum spektral chiziqlar qora fondagi yigindisidir. Bunday spektrni atomlar holatdagi qo`zgatilgan buglar va gazlar chiqaradi. Yo`l–yo`l spektr bir chekkasi keskin, chegaralangan ikkinchi chekkasi yoyilgan alohida spektral polosalardan iboratdir. Molekulyar holatda bo`lgan qo`gatilgan buglar va gazlar huddi shunday spektr beradi.(molekulyar spektr).

16–MA`RUZA
YORUGLIK INTERFERENSIYASI

Reja:

1.Yoruglikning interferensiyasi.

2.Difraksion hodisasi. Gyuygens prinsipi.

3.Difraksion panjara va difraksion spektr.

4.Yoruglikning qutblanishi. Tabiiy va qutblangan yoruglik. Yoruglikning turmalinda qutblanishi. Qutblagichlar.
1.Yoruglikning interferensiyasi. Sovun pufaklari yoki suv sirtiga to`qilgan moy yupka pardasining kamalak rangli toblanishidan iborat bo`lgan yoruglikning rangli toblanishidan iborat bo`lgan yoruglikning rangli interferensiyasi manzarasini har birimiz ko`ndalak hayotda qo`rganmiz. Ingliz olimi Tomas Yung (1773–1829) yupqa pardalarning har hil rangli toblanish sababini biri pardaning tashqi sirtidan, ikkinchisi esa ichki sirtidan qaytgan 1 va 2 yoruglik to`lqinlarining qo`shilishidir, degan genial fikrni maydonga tashladi. Bitta tushuvchi nurlan hosil bo`lgan 1 va 2 nurlarga o`zaro kogerent nurlar deyiladi.

Kogerent nurlar deb, bir hil yoki o`zgarmas fazalar farqi bilan tarqalayotgan yoruglik to`lqinlaridan tashkil topgan nurlarga aytiladi.

Shunday qilib, yoruglik interferensiyasini quyidagicha tariflash mumkin.

Interferensciyaning kuchayish va susayish o`zaro kogerent yoruglik to`lqinining faza yoki iul farqiga bogliqdir. Agar qo`shilayotgan ikki kogerent yoruglik to`lqinlarining fazalar farqi juft larga yani 2m ga yoki yo`l farqi juft yarim to`lqin uzunliklariga ga teng bo`lganda, to`lqinlar bir hil fazalar bilan ustma–ust tushishi sababli natijalovchi amplituda ikkilangan bo`ladi va interferensiyaning kuchayishi quyidagi formuladan aniqlanadi:

Agar qo`shilayotgan ikki kogerent yoruglik to`lqinlarining fazalar farqi tok larga, yani (2m+1) ga yoki yo`l farqi tok yarim to`lqin uzunliklarga ga teng bo`lganda, to`lqinlar qarma–qarshi fazada qo`shilishi sababli natijalovchi amplitudasi nolga teng bo`ladi va interferensiyaning susayishi kuzatiladi. Shunday qilib, interferensiyaning susayishi quyidagi formuladan aniqlanadi:

O`zaro kogerent nurlar tarqatuvchi manbalarga kogerent manbalar deyiladi. Tajribalar shuni ko`rsatdiki, hatto bir–birining aniq nuqtasi bo`lgan ikki yoruglik manbai ham o`zaro kogerent manbalar bo`laolmas ekan. Fransuz olimi Jan Frenel birinchi marta kogerent nurlarni olish metodini ishlab chiqdi. Bu metodga asosan, bitta yoruglik manbaidan chiqayotgan nurlar o`zaro kogerent nurlardan iborat bo`lar ekan. Shuning uchun kogerent nurlar suniy yo`l bilan, masalan, bir manbadan chiqayotgan yoruglikni ikkiga ajratib, hosil qilinadi. Frenel tavsiya qilgan interferension manzarani hosil qilishning ayrim usullarini qarab chiqamiz.

Agar to`siqning o`lchami l to`lqinning to`lqin uzunligi dan juda katta, yani bo`lsa, to`siqning tiniq soyasi hosil bo`ladi.

Agar to`siqning o`lchami l to`lqinning to`lqin uzunligi ga yaqin, yani bo`lsa, to`lqin to`siqning geometrik soya tomoniga tarqaladi. Bunda difraksiya hodisasi sodir bo`ladi.

Agar to`siqning o`lchami l to`lqiniing uzunligi dan kichik, yani bo`lsa, to`lqin to`siqni butunlay o`rab oladi va go`yo hech qanday to`siq bo`lmaganday tarqaladi.

Shunday qilib, difraksija hodisasi kuzatiladigan to`siq yoki tirqishga difraksion to`siq yoki difraksion tirqish deyiladi. To`lqinlarning difraksiya hodisasini 1690 yilda Gollandiyalik olim Gyuigens tomonidan tavsiya qilingan prinsip asosida tushuntirish mumkin. Gyuygens prinsipi quyidagicha tariflanadi:

To`lqin frontiga uchragan har qanday nuqta old tomonga tarqaluvchi yangi to`lqin manbai bo`laoladi.

3.Difraksion panjara va difraksion spektr. Difraksiya hodisasini kuzatish uchun qo`llaniladigan qurollardan biri difraksion panjaradir. Difraksion panjara bir hil ko`rinishdagi bir–biridan bir hil uzoqlikda joylashgan juda ko`p o`zaro parallel tirqishlardan iborat bo`lgan optik asbob. Yahshi difraksion panjara shisha plastinkaga mahsus mashina yordamida olmos keskich bilan zich joylashgan ingichga chiziq chizib tayorlanadi. –rasmda bunday difraksion panjaraning kesimi (a) va uning shartli belgisi (v) tasvirlangan.

Agar tirqishning kengligini a bilan, to`siqning kengligini b bilan belgilansa, ularning d=a+b yigindisiga difraksion panjara doimiysi yoki davri deyiladi.

15–rasm.
Faraz qilaylik, difraksion panjaraga to`lqin uzunligi bo`lgan monohromatik paralell nurlar tushayotgan bo`lsin. Diraksion panjaraning ikki qo`shni tirqishidan burchak ostida ogayotgan 1 va 2 nurlarning hosil qilgan difraksiyasini qarab chiqaylik. Bu ikki nur o`zaro kogerent bo`lib, chizmadan ularning yo`l farqi quyidagiga teng:

Ikkinchi tomondan kogerent nurlarning kuchayish shartiga binoan

bu erda m=0,1,2,3…. bosh difraksion maksimumlar tartibi.

(139) va (140) ga asosan quyidagi munosabatni yozamiz:

(141)

Bu formulaga difraksion panjaraning asosiy tenglamasi deyiladi va undagi son bosh maksimumning tartibini ko`rsatadi. Nolinchi (141) tartibli markaziy maksimum faqat bitta bo`lib, birinchi, ikkinchi va hakozodan iborat bo`lgan bosh maksimumlar esa ikkitadan bo`ladi. Bosh maksimumlarning urni to`lqin uzunligi ga bogliq. Shu sababli, difraksion panjara oq yoruglik bilan yoritilsa, markazii maksimumdan boshqa hamma maksimumlar spektrga yoyiladi va bu spektrning binafsha rangi difraksion manzaraning markaziga yaqin joylashgan bo`lib, qizil rangi esa markazdan uzoqda joylashgan bo`ladi. Shu sababli difraksiya maksimumlarini difraksion spektrlar m ni esa spektr tartibi deyiladi. Markaziy maksimum nolinchi tartibli spektr oqligicha qoladi, chunki m=0 formulaga asosan bo`lganda barcha to`lqin uzunliklar uchun difraksiya burchagi bo`ladi. Yuqori tartibli (katta bo`lganda) spektr bir–birining ustiga tushadi. Masalan, qisman ustma–ust tushgan 2 va 3 spektrlardan boshlanganligi tasvirlangan. Unda ustma–ust tushgan spektr vertikal bo`yicha siljitib chizilgan.

Difraksion panjaradan foydalanib, yoruglik to`lqinlarining uzunligini juda katta aniqlik bilan o`lchash mumkin. Agar difraksion panjaraning d doimiisi malum bo`lsa, m= tartibga mos kelgan difraksiya burchagi o`lchanib, formuladan yoruglikning to`lqin uzunligi quyidagicha aniqlanadi:

(142)

Yoruglik to`lqinining uzunligi ni aniqlashning difraksion usuli eng sodda, qulay va yahshi natija beruvchi usullardan biridir.

Elektr tebranishlari hamma vaqt birgina va faqat birgina tekislikda bo`ladigan nur (yoruglik) qutblangan nur (yoruglik,deyiladi; ravshanki, bunda magnit tebranishlari boshqa (perpendikulyar) tekislikda (yoruglikning qutblanish tekisligi deb atalgan tekislikda) bo`ladi. Bu tarifdan alohida atomning nurlagan yorugligi qutblangan yoruglik bo`ladi (juda bo`laganda bu atomning butun nurlanish davri davomida qutblangan) debgan hulosa kelib chiqadi.

Tajriba va nazariya shuni ko`rsatadiki, yoruglikning moddaga himiyaviy, fiziologik va boshqa tasirlariga asosan elektr tebranishlari sabab bo`ladi. Shuning uchun yoruglik to`lqini (yoki nurni) tasvirlovchi rasmlarni soddalashtirish uchun, kelgusida biz faqat elektr tebranishlar haqida gapiramiz, bu tebranishlar bo`ladigan tekislikni yoruglik tebranishlari tekisligi yoki sodda qilib tebranishlar tekisligi deb ataymiz.

Odatda nur sochayotgan jismning tarkibidagi atomlardan har birining nurlanish intensivligi o`rtacha olganda birday bo`ladi; shuning uchun tabiiy yoruglikda E vektorning amplituda (maksimal) qiymatlari barcha tebranish tekisliklarida birday bo`ladi. Biroq shunday hollar ham bo`ladiki, yoruglik nurida E vektorning amplituda qiymatlari turli tebranish tekisliklari uchun birday bo`lmaydi; bunday nur qisman qutblangan nur deb yuritiladi.

Kristall anizotropiyasi tufayli uning zarralarining mumkin bo`lgan siljish kattaligi va demak, qutblangan tokning kuchi kristall panjaraning turli tekisliklarida bir hil bo`lmaydi. Zarralarning ancha katta siljishlariga mos bo`lgan tekislikda o`tuvchi yoruglik to`lqini kuchli qutblangan tokni vujudga keltiradi va shuning uchun kristallda amalda to`la yutiladi. Agar yoruglik to`lqini zarralarning kichik siljishlariga mos keluvchi tekislikda o`tsa, u hosil qilgan qutblash toki kuchsiz bo`ladi va kristalldan o`tganida unchalik yutilmaydi.

Shunday qilib, turli–tuman yo`nalishlarsha ega bo`lgan tabiiy yoruglikning elektr tebranishlaridan kristall orqali faqat qutblash tokining minimumiga mos bo`lgan tekisliklagi tebranishlargina (yutilmasdan )o`tadi; qolgan tebranishlar biror darajada zaiflashadi, chunki kristall orqali faqat ularning shu tekislikka proeksiyalarigina o`tadi. Natijada kristall orqali o`tgan yoruglikda elektr tebranishlar faqat bir aniq tekislikdagina bo`ladi, yani yoruglik qutblangan bo`lib qoladi.

Agar 1 plastinka orqasida optik o`qi shu 1 plastinkaning optik o`kiga perpendikulyar orientirlangan 2 turmalin plastinka joylashtirilgan bo`lsa, u holda ikkinchi plastinka orqali nur o`tmaydi (chunki uning elektr tebranishlari 2 platsinkaning bosh tekisligi Q ga perpendikulyardir). Agar 1 va 2 plastinkalarning optik o`qlari 90<sup>0</sup> ga farq qiluvchi biror burchak tashkil qilsa, uholda yoruglik 2 plastinkadan o`tadi. Biroq 2 plastinka orqali o`tgan yoruglik tebranishlarining E amplitudasi bu plastinkaga tushuvchi yoruglik tebranishlarining E amplitudasidan kichik bo`ladi:

(143)

Yoruglikning intensifligi yoruglik tebranishlarining amplitudasi kvadratiga proporsional bo`lgani uchun

bu erda J₀–plastinka 2 ga tushayotgan yoruglikning intensivligi J–u platsinka orqali o`tgan yoruglikning intensivligi. (144) munosabat Malyus qonuni deyiladi.

Shunday qilib, 2 plastinkaning qutblangan nur atrofida burilishida bu plastinka orqali o`tgan yoruglikgning intensivligini o`zgartiradi; da intensivlik maksimum bo`ladi, yoruglikning tu sunishiga mos keladigan minimum esa da bo`ladi.

Tabiiy yoruglikni qutblovchi 1 platsinka qutblagich (poljarizator), qutblangan yoruglikning intensivligini o`zgartirishga hizmat qiladigan (va shu bilan qutblanishni qaid qiladigan) 2 plastinka analizator deb ataladi. Bu ikki plastinkaning mutlaqo bir hil ekanligi (ularning urinlarini almashtirish mumkin ekanligi) tushunarli; biz aytgan nomlar faqat plastinkalarning vazifasini harakterlaydi.

1.Issiqlik nur chiqarishi va nur yutishi.

2.Fotoelektrik effekt.

3.Fotoeffekt uchun eynshteyn tenglamasi.

4.Fotoelementlar va ularning qo`llanilishi.
1.Issiqlik nur chiqarishi va nur yutishi. Avval bir necha marta qaid qilinganidek, elektromagnit nurlanishi elektr zaryadlarining hususan moddaning atomlari va molekulalari tarkibiga kiruvchi zaryadlarning tebranishi sababli bo`ladi. Masalan, molekulalar va atomlarning tebranma va aylanma harakati infraqizil nurlanishini, atomda elektronlarning muayyan kuchishlari ko`rinadigan va infraqizil nurlanishni, erkin elektronlarning tomozlanishi esa rentgen nurlanishini va hokazolarni vujudga keltiradi. Tabiatda elektromagnit nurlanishning eng keng tarqalgan turi issiqlik nurlanishi yoki nur chiqarishdan iborat bo`lib, umoddaning atomlari va molekulalarining issiqlik harakati energiyasi hisobiga, yani moddaning ichki energiyasi hisobiga bajariladi va shuning uchun nurlanayotgan jismning sovishiga olib keladi. Nur chikarish, temperaturasi absolyut noldan farq qiladigan istalgan temperaturadagi barcha jismlarga hosdir. Issiqlik nurlanishi tutash spektrga ega bo`lsa–da, ammo unda energiya taqsimoti temperaturaga bogliq: past temperaturalarda issiqlik nurlanishi asosan infraqizil nurlanishdan, yuqori temperaturalarda esa ko`rinadigan va ultrabinafsha nurlanishdan iborat.

Har qanday jism o`zi nurlanishi bilan birga boshqa (atrofdagi) jismlar chiqayotgan nur energiyasining bir qismini yutadi; bu prosessni nur yutish deb ataladi. Nur yutish prosessi muayyan jismning isishiga olib keladi.

Ravshanki, muayyan jism nur chiqarish yo`li bilan energiyasini yuqota borib, aynan shu vaqtda nur yutishi bilan energiya olib ohiri issiqlik yoki nur yuitishi bilan energiya olib ohiri issiqlik yoki nur muvozanati holatini olish kerak, bunda nur chiqarish hisobiga energiya yuqolishi, nur yutish hisobiga energiya olinishi kompensasiyalanadi. Shu holatga mos keladigan temperaturani nur muvozanati temperaturasi deb ataladi.

Nur muvozanati o`z holiga qo`yilgan jismlarning odatdagi holatidan iborat. Nur chiqarish va nur yutish prosesslarini miqdoriy jihatdan baholash uchun ushbu harakteristikalar kiritiladi.

Jismning to`la nur chiqarish qobiliyati E–jism sirtining birlik yuzidan 1 sekundda chiqariladigan energiya kattaligidir, uning o`lchovi (j/m².sek).

Ichki sirti qoraytirilgan va devorida kichkina teshigi bor berk kovakdan iborat jism amalda absolyut qora jismga ancha yaqin bo`ladi. Teshikka tushgan nur kovakning ichki sirtidan ko`p marta qaytganidan keyin amalda qaytib qisman yutiladi.Absolyut qora jism o`ziga tushuvchi nurni yutishi bilan birga, uzi ham nurlanadi. Past temperaturada kovakning teshigi qoraga o`hshab ko`rinadi. Agar kovak yuqori temperaturagacha qizdirilsa, u vaqtda teshik ravshan nurlanayotganday bo`lib ko`rinadi. Ko`z qorachigi va marten pechidagi kuzatish (qarash) teshigi absolyut qora jismlarga misol oladi.

Endi jismning nur chiqarish va nur yutish qobiliyatlari o`zaro qanday boglanganligini aniqlaymiz. Temperaturalari turlicha bo`lgan va faqat nur chiqarish va nur yutish yo`li bilangina energiya almasha oladigan ikkita jismdan iborat izolyasiyalangan sistemani tasavvur qilaylik. Bir oz vaqt o`tgandan keyin bunday sistemada issiqlik muvozanati yuz beradi. Jismlarning nur muvozanati temperaturasida nur chiqarish va nur yutish qobiliyatlarini mos ravishda va orqali belgilaimiz.Birinchi jismning 1 m² sirtidan 1 sek da ikkinchi jismga qaraganda n marta ko`p energiya nurlanadi deb faraz qilaylik, yani

(145)

Shunday bo`lganda birinchi jism ikkinchi jismga qaraganda n marta ko`p energiya yutishi kerak, yani quyidagi tenglik o`rinli bo`lishi kerak:

Aks holda birinchi jism ikkinchi jism hisobiga isiq boshlaydi (yoki soviy boshlaydi) va uning temperaturasi o`zgaradi, bu esa issiqlik muvozanati shartiga ziddir. Keyingi ikki tenglikdan quyidagi kelib chiqadi:

Agar izolyasiyalangan sistema nur chiqarish qobiliyatlari va nur yutish qobiliyatlari , bo`lgan jismlardan iborat bo`lsa va bu jismlardan birortasi absolyut qora jism bo`lsa, yuqorida qilingan singari muhokamalar quyidagi hulosaga olib keladi:

bunda –absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyati (uning nur yutish qobiliyati birga teng va shuning uchun da uning mahrajiga bo`luvchi sifatida yozilmagan). Munosabat Kirhgof qonunini ifodalaydi:

Bu qonun jismlarning spektral nur chiqarish va nur yutish qobiliyatlari uchun ham to`gri bo`ladi:

Kirhgof qonunidan quyidagi uchta muhim natija kelib chiqadi.

1.Har qanday jismning berilgan biror temperaturada nur chiqarish qobiliyati o`sha temperaturada uning nur yutish qobiliyatining absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatiga ko`paytmasiga teng:

(150)

2.Har qanday jismning nur chiqarish qobiliyati huddi shu temperaturada absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatidan kichik (E=A , ammo A<1 , binobarin, E<).

3.Agar jism biror to`lqinni yutmasa, u holda bu jism usha to`lqinlarni chiqarmaydi ( , shuning uchun bo`lganda ga teng bo`ladi).

Agar jismning nur yutish qobiliyati A va absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyati malum bo`lsa, u vaqtda munosabat uning nur chiqarish qobiliyatini aniqlashga imkon beradi; A va ning qiymatlari tajribadan aniqlanadi.

O`tgan asrning ohirida absolyut qora jismning nurlanish spektridagi energiya taqsimotini eksperimental ravishda o`rganilgan edi. Absolyut qora jism sifatida kichkina teshigi bor kovakdan, shuningdek, jilvirlangan platina plastinkasi va ko`mirdan foydalanilgan. T=1259<sup>0</sup> K temperaturada absolyut qora jismning nurlanish spektridagi energiya taqsimotining grafigi keltirilgan. Bunda abssissa o`qi bo`yicha to`lqin uzunlik (mikron hisobida); ordinata o`qi bo`yicha nisbat, yani absolyut qora jismning spektral nur chiqarish qobiliyatini ning shu aniqlangan to`lqin uzunliklar intervali ga nisbati (shartli birliklarda) qo`yilgan.

Shunday qilib, taqsimot egri chizigi va abssissa o`qi bilan chegaralangan yuz, 1259<sup>0</sup> K temperaturada absolyut qora jismning to`la nur chiqarish qobiliyati ni, yani uning birlik yuzidan 1 sekda chiqadigan energiya kattaligi ni bildiradi. Grafikdan berilgnan temperaturada absolyut qora jism nurlanishining maksimumi (infraqizil nurlanish) ga to`gri keladi.

To`la nur chiqarish qobiliyati ning temperaturaga bogliqligi Stefan–Bolsman qonunida tavsiflanadi: absolyut qora jismning to`la nur chiqarish qobiliyati uning absolyut temperaturasining to`rtinchi darajasiga proporsionaldir

(151)

bu erda –Stefan–Bolsman doimiysi;

To`lqin uzunligi ning temperaturaga bogliqligi Vin qonuni bilan ifodanaladi: absolyut qora jismning maksimum nurlanishiga to`gri kelgan to`lqin uzunlik uning absolyut temperaturasiga tekskari proporsionaldir

bu erda b –Vin doimiysi:

Bu erda shuni albatta nazarda tutish kerakki, metall absolyut qora jism emas.

A.G.Stoletov tajribasida tursimon metall A anod va K metall katod (fotokatod) olinib, shu tur orqali fotokatodga yoruglik tushirilganda zanjirda elektr toki kuzatilgan. Agar yoruglikning berilgan intensivligida elektronlar orasida kuchlanish orttira borilsa, tok ham orta borgan. Biroq kuchlanishning biror qiymatiga borib tokning ortishi to`htaydi,. Buning fizik mohiyati shundaki, yoruglikning berilgan intensivligida urib chiqarilayotgan fotoelektronlarning hammasi anodga yigiladi.

Tokning bu qiymati to`yinish toki deyiladi. O`tkazilgan tajribalar natijasida quyidagi qonuniyatlar o`rnatilgan:

1.Monohromatik yoruglik tasirida yuzaga kelgan to`yinish tokining kuchi fotokatodga tushayotgan yoruglikning intensivligiga to`gri proporsional.

2.Fotoelektronlarning tezligi fotokatodga tushayotgan yoruglik chastotasi ortishi bilan ortadi va yoruglikning intensivligiga bogliq emas.

3.Har bir modda uchun mutlaqo aniq chegaravii to`lqin uzunligi borki, fotoeffekt faqat undan qiska to`lqin uzunliklaridagina kuzatiladi. Bu chegaraviy to`lqin uzunligi fotoeffektning qizil chegarasi deyiladi.

4.Fotoeffekt yoruglik tushgan ondayoq yuzaga keladi, yani u inersiyasiz hodisadir.

3.Fotoeffekt uchun eynshteyn tenglamasi. Eynshteyn fotoeffekt hodisasida yoruglik elektromagnit to`lqinlarining uzlukli porsiyasidan iborat, degan goyaning, yani yoruglikning kvant nazariyasining isbotini ko`rdi. Yoruglikning kvant nazariyasiga binoan yoruglikning har bir porsiyasi yoruglik chastotasiga proporsional, yani

(152)

h– Plank doimiysi bo`lib, h=6,625∙10^–34 J.s .

Yoruglikning bu porsiyasi yoruglikning tarqalishi davomida mustaqil ravishda muhit atomlarining elektronlari bilan o`zaro tasirlashadi va bu jarayonda shu porsiyaning hammasigina yutilishi mumkin.

Shu tasavvurlarga asoslanib Eynshteyn fotoeffekt hodisasiga taalluqli quyidagi saqlanish qonunini topdi:

Bunda A– elektronning metalldan chiqish ishi, m –elektron massasi, –fotoeffekt natijasida metalldan chiqqan elektronning tezligi. Bu tenglamaga binoan fotoelektronlarning tezligi yoruglikning chastotasiga va chiqish ishiga bogliq. Yani fotokatodga tushgan yoruglik kvanti energiyasi elektronlarni metalldan chiqarish ishini bajarish va fotoelektronlarga tezlik berish uchun sarflanadi.

4.Fotoelementlar va ularning qo`llanilishi. Fotoeffekt hodisasi asosida yoruglik energiyasini elektr energiyasiga aylantirib beruvchi moslamalar fotoelementlar deyiladi. Fotoelement ichida vakuum hosil qilingan va ichki devorining bir qismiga metall (ko`pincha seziy, qadmiy yoki bazi qotishmalar) qatlami, yani fotokatod qoplangan shisha ballondan iborat. Anod vazifasini shisha ichiga o`rnatilgan metall sirtmoq yoki tur bajaradi.

Fotoelement hozirgi zamon tehnikasida juda keng qo`llaniladi. Bulardan eng harakterlilari kinofilmlarni ovozli qilish, harakatlanaiotgan tasvirni uzatish, kishining ishtirokisiz berilgan chizma asosida detallar tayyorlaydigan stanoklar yaratish, fotorelelar va hokazolardir. Masalan, kinoning ovozini chiqarish usulini batafsilroq ko`rib chiqaylik. Kinofil rasmga olinayotgan paytda yozilishi zarur bo`lgan tovush to`lqini tasirida modullashtirilgan yoruglik pliyonka chetida o`ziga mos shaffof bo`lmagan ko`ndalang chiziqchalar hosil qiladi. Endi o`sha plyonkaga yozib olingan tovushni qayta eshittirish uchun fotoelementdan foydalaniladi. Kino namoyish qilinadigan apparatda yoruglik dastasi kinolentaning ovozi yozib olingan chetiga fokuslantiriladi.

Lentaning ikkinchi tomoniga fotoelement joylashtirilgan bo`lib, u kuchaytirgich orqali radiokarnaiga ulangan. Lenta harakatlangan vaqtda uning qirgogidagi shaffofmas ko`ndalang chiziqchalar fotoelementga tushayotgan yoruglikni to`sib, uni ilgari yozib olingan ovoz signallariga mos ravishda o`zgartiradi. Fotoelement bu o`zgaruvchan yoruglik oqimini elektr signallariga aylantirib beradi. Bu signallar ko`paytirilgan radiokarnayga uzatilib u erda ovozga aylantiriladi.
18–MARUZA
ATOM FIZIKASI

ATOM TUZILISHI. REZERFORD TAJRIBALARI

Reja:

1.Atom fizikasi.

2.Atomning planetar modeli va uning kamchiligi.

3.Bor postulotlari.

4.Spontan va induksiyalangan nurlanish. lazerlar.
1.Atom fizikasi. XX asrning boshlariga kelib, J.Perrenning Broun harakatiga bagishlangan tajribalaridan so`ng moddalarning atom tuzilishi to`liq tasdiqlandi. Ikkinchi tomondan, elektroliz, gazlarning ionlanishi, katod nurlari, fotoeffekt va radioaktivlikni tadqiq qilish atomlar ichida elektronlar mavjudligini binobarin, atomning tuzilishi murakkab ekanligini isbotlab, atomning bo`linmas deyilgan asriy tushunchaga chek qo`ydi. Shu davrgacha faqat atomning o`lchami ~10^–10m ekanligi va elektronning massasi vodorod atomi massasidan 1836 marta kichikligi malum edi xolos.

Atomdagi zaryad va massa taqsimotini ingliz olimi E.Rezerford tekshirishga muvaffaq bo`ldi. Buning uchun u ogir elementlarning, hususan oltin, mis va boshqa modda atomlarini –zarrachalar bilan bombardimon qildi. –zarracha nima? U butunlay yonlangan geliy atomidan, massasi elektron massasidan 8000 marta katta bo`lib, zaryadi musbat va absolyut qiymati elektron zaryadidan ikki marta katta, yani teng, tezligi esa juda katta bo`lib, ga teng.

Rezerford tajribasining shemasi tasvirlangan.

zarracha manbai radioaktiv preparat radiy (Ra) ingichka kanal ochilgan qo`rgoshin silindrga joylashtiriladi. –zarracha oqimi D diafragmadan o`tib, tekshirilayotgan material (oltin, mis va hokazo) dan yasalgan yupqa plastinkalarga tushada va undan sochilgan zarrachalar ruh sulfid bilan qoplangan ekran E ga tushadi. Har bir zarracha ekranga kelib o`rilganda yoruglik chaqnaydi–sintillyasiyalanadi va bu chaqnashish mikroskop M va kuzatiladi. Qurilma havo so`rib olingan idishga joylashtiriladi.

Tajribaning ko`rsatishicha –zarrachalar yupqa plastinkadan bemalol o`tgan, bazilari esa malum bir burchakka ogib o`tgan. Lekin kamdan–kam zarrachalar 90<sup>0</sup> dan katta burchakka, hatto 180<sup>0</sup> ga ogganligi aniqlangan. Yadrodan turli masofada uchib o`tgan – zarrachaning traektoriyasi tasvirlangan.

Yupqa plastinkadan –zarrachaning o`z yo`nalishini deyarli o`zgartirmasdan o`tishi oltin atomlari ichida bo`shlik fazo mavjud ekanligini tasdiqlaydi. –zarrachaning orqaga qaytishi esa atomning musbat zaryadi va massasi fazoning juda kichik sohasiga mujassamlashganligini ifodalaydi. Shuning uchun ham tezlik bilan uchib kelayotgan –zarracha masofagacha yaqin kelib, orqaga qaytadi. Binobarin, –zarrachaning kinetik energiyasi atomning musbat zaryadi q bilan =zarracha zaryadi ning o`zaro potensial energiyasiga teng, yani;

bunda R –atom o`lchamiga nisbatan juda kichik bo`lgan masofa, –elektr doimiysi.

Rezerford turli burchak ostida sochilgan –zarrachalarni sanab, atom jadrosi haqidagi goyani ilgari surdi. Bu goyaga binoan, atomning massasi va zaryadi atomning markazida joylashgan juda kichik o`lchamli jadroda mujassamlashgan.

Rezerfordning hisoblashicha, yadroning o`lchami (diametri) 10<sup>–12</sup>–10<sup>–13</sup> sm tartibda ekan. Bu atomga nisbatan yadro 10–100 ming marta kichik. Keyinchalik yadroning zaryadini ham aniqladi. Yadroning zaryadi bo`lib, bunda e–elementar zaryad (yani elektron zaryadi) ning absolyut qiymati. Z–mazkur himiyaviy elementning Mendeleev davriy sistemasidagi tartib nomeri.

Rezerfordning atom planetar modeli atomning barqarorligini va uning atomi chiziqli spektr nurlanish qonuniyatini tushuntirishga ojizlik qildi. Bunday atom nurlanishi bilan atomning planetar tuzilishi o`rtasidagi ziddiyatdan iborat muammoni birinchi bo`lib daniyalik buyuk fizik Nil`s Bor echishga muvaffaq bo`ldi.

Shunday qilib, Bor postulotlarini tariflaymiz.

bunda n –orbita tartib nomerini ifodalaydi, m₀ – elektronning massasi, –uning tezligi, r_n –orbitaning radiusi.

Shunday qilib, Bor klassik fizika qonunlarini atomga tatbiq qilishni rad etmadi, faqat ularga cheklanishlar kiritdi. Bu cheklanishglar orbitani kvantlash va atomning barqarorligidan iboratdir.

Borning uchinchi postulati (chastota qoidasi): elektron bir stasionar orbitadan boshqasiga o`tganda, atom o`zidan yoruglik kvanti–fotonning energiyasi hv_mn ni chiqaradi yoki yutadi.

Bor postulatidan atom bir stasionar holatidan boshqasiga o`tishda chiqarayotgan yoki yutayotgan yoruglik kvantining hv_mn energiyasi atomning bu ikki holatdagi energiyalarining farqi tangdir:

Bundan nurlanish yoki nur yutish chastotasi:

To`lqin uzunligi orqali ham ifodalash mumkin.

atomning nurlanish chastotasi hamma vaqt ikki hadning ayirmasiga teng. Shunday qilib, bor postulotlari Rezerford atom planetar modelining kamchiliklardan holi qildi.

Ko`pincha induksiyalangan nurlanish yoruglik kvanti hv tasirida sodir bo`ladi. Masalan, hv kvant energiya yutgan uygotilgan W₂ sathdagi atom yoki molekula quyiroqdagi W₁ sathga o`tganda ikkita bir hil, bir tomonga yo`nalgan kvant energiyali induksiyalangan nurlanish chiqara boshlaydi. Induksijylangan nurlanish uni majbur etuvchi birlamchi nurlanish bilan o`zaro kogerent, chastotalari, fazalari, tarqalish yo`nalishi va qutblanish tekisligi aynan bir hil bo`ladi. Bu hossalar jismdan o`tayotgan nurlanishni kuchaytirishga sababchi bo`ladi.

1954 yilda sovet olimlari N.G.Basov va A.M.Prohorov, shuningdek amerikalik CH.Tauns bir–birlaridan mustasno holda induksiyalangan nurlanishdan foydalanib birinchi bo`lib, O`YUCH diapazonidagi sm to`lqin uzunlikli elektromagnit nurlanish beradigan mazer deb atalauvchi generatorni yaratdilar. 1963 yilda bu ishlar uchun Basov, Prohov va Taunsga Nobel mukofoti berildi. Bu qurilmasining ishlashi ammiak molekulalarining induksiyalangan nurlanishiga asoslanganligi uchun molekulyar generator deb nom berildi.

1960 yilda Amerikada ishchi moddasi yoqutdan iborat bo`lgan, spektrning ko`rinadigan dippazonida ishlovchi lazer deb ataluvchi qurila yaratildi. Bu optik kvant generatori (okg) to`lqin uzunligi nm va impuls quvvati 10 Vt bo`lgan impulsli kuchlanish hosil qiladi. Yoqut, alyuminiy oksidi Al₂O₃ kristalining ~0,005% hrom (Sg) aralashmasidan iborat, och qizil rangli nur chiqaradigan OKG ning ishlashi uchun yuqorida qarab chiqilgan ikki energetik sath etarli emas,

16–rasm.
Yoqut kristalidagi hrom ionlarining enengetik sathlari indluksiyalangan nurlarni chiqarish hususiyatiga egadir. Yoqutli lazerlarning ishlashida tasirlangan uchta energetik sathlardan foydalaniladi. Lampaning kuchli chaqnashidan hrom ioni 3 energetik sathga o`tib, 10<sup>–8</sup> s vaqtdlan keiin nur chiqarmasdan o`z–o`zidan 2 metastabil sathga o`tadi. Tashqi elektromagnit to`lqin tasirida hrom ioni 2 energetik sathdan 1 energetik sathga o`tishida induksijylangan nurlanish–lazer nurlari hosil bo`ladi.

Yoqutli lazerning tuzilishi shematik ko`rinishda tasvirlangan. Lazerning aktiv moddasi silindr shakldagi yoqut kristali bo`lib, uning asoslari nihoyat darajada sillliqlangan. Yoqut silindrning bir uchi to`liq ko`zgu, ikkinchi uchi esa yarim shaffof bo`ladi. Silindrsimon yoqut kristalini spiral shakli gaz zaryad lampasi bilan o`ralgan. Bu lampalarning kuchli ko`kimtir yashil yorugligi hrom ionlarini 1 energentik sathdan 3 energetik sathga ko`taradi va ozgina vaqt o`tishi bilan 2 energetik sathni uygotilgan hrom ionlari "o`ta egallab" oladi. Uygotilgan hrom ionlari 2 energetik sathda 1 energetik sathga o`tganda har hil yo`nalishda hosil bo`lgan induksiyalangan nurlanishlarning faqat kristall o`qi bo`ylab yo`nalgani uning uchlaridan ko`p marta qaytadi va kuchli lazer nuri ko`rinishida yoqutning shaffof tomonidan tashqariga chiqib ketadi.

Impulsli rejimda ishlaidigan yoqutli lazerdan tashqari, uzluksiz ishlaydigan gazli, yarim o`tkazgichli lazerlar ham mavjuddir. Gazli lazerlarda ishchi modda gaz (yoki gaz aralashmasi) bo`ladi. Masalan, geliy–neonli lazerda ishchi modda geliy va neon aralashmalaridan iboratdir. Gaz aralashmasi elektr zaryadi bilan aktivlashgan holga keltiriladi. Optik rezonatorpdagi ko`zgular nay o`qi bo`yicha yo`nalgan kogerent yoruglikgning generasiyalanishiga sharoit yaratadi. Natijada yarim shaffof ko`zgu orqali hosil bo`lgan lazer nuri chiqadi. Gazli lazer spektrning ko`zga ko`rinadigan och qizil nuri (to`lqin uzunligi nm) ni, infraqizil ( nm) nurini generasiyalaydi.

Yarim o`tkazgichli lazerlarda ishchi modda yarimo`tkazgichlardir. Yarimo`tkazgichlarda ishchi modda optik tezlik va elektronlar oqimi yordamida aktiv holatga keltirilishi mumkin. Bunda yarim o`tkazgichli diod qalinligi 0,1 mm va yuzi bir necha mm² bo`lgan kristall plastinkadan iboratdir. Plastinkaning ikki tomoniga elektrodlar ulanadi. To`lqin uzunligining keng diapazonida, yani ultrabinafshadan infraqizilgacha oraliqda ishlovchi yarim o`tkazgichli lazerlarni yaratish mumkin. Bunday lazerlarning tuzilishi sodda, ulchami kichik va uzoq vaqt ishlay oladi.

Lazerlar turli sohalarda keng qo`llanshiga ega. Masalan, lazer nuri bilan Oyni lokasiya qilib, Erdan Oygacha bo`lgan masofani juda katta aniqlikda o`lchangan. Lazer yordamida tedevidenieda bir yo`la 80 million aloqa kanali orqali eshittirish olib borish mumkin. Lazer nuri telefonda ham ishlatilmokda. Bunday telefon aniq tovush eshitilishi halaqit beruvchi chastotalarning yo`qligi bilan ajraladi.

Shunday qilib, lazer nurlari fizika, biologiya, himiya, astronomiya, medisina va shu kabi fan va tehnikaning turli sohalarida nihoyatda keng yo`nalishga ega bo`lmokda.
19–MARUZA
YADRO KUCHLARI

Reja:

1.Yadro kuchlari

2.Atom yadrolarining massa defekti. Yadroning boglanish energiyasi.

3.Yadro reaksiyalari.

1)Nuklonlar orasidagi masofa r=(1–2)∙10^–15 m oraligida yadro kuchlari mavjud bo`lib, r>3∙10<sup>–15</sup> bo`lganda amalda yadro kuchlari nolga teng bo`ladi.

2)Yadro kuchlari tasir yadrosining kichik bo`lishi, nuqlonlar faqat qo`shni nuqlonlar o`zaro tasirlasha olishini bildiradi.

3)Yadrodagi nuqlonlar o`zaro juda yaqin joylashganligi uchun, engil va ogir atomlar yadro moddasining zichligi deyarli bir hil bo`lib, kg/m ga teng.

4)Yadro kuchlari kvant harkteriga ega bo`lib, nuqlonlar o`zaro mezonlar deb ataluvchi uchinchi zarrachalar bilan boglangan. Bu zarrachalarni nuqlonlar doim almashtirib turadi. Shuning uchun yadro kuchlarini almashinuvchi kuchlar deb ataladi. 1935 yili yapon fizigi K.Yukava –mezonlarini nazariy kiritgan bo`lib, u 1947 yili eksperimetda tasdiqlangan. –mezonning tinchlikdagi massasi elektronning masssasidan 270 marta katta bo`lib, ular uch hil: musbat (), manfii () va neytral () turlari mavjuddir. Yadrodagi nuqlonlar doimo mezonlarni yutib va chiqarib turishi sababli yadro kuchlari hosil bo`ladi.

2.Atom yadrolarining massa defekti. Yadroning boglanish energiyasi. Atom yadrosidagi nuqlonlar yadro kuchlari bilan o`zaro kuchli boglanishga ega. Binobarin, yadrolar uta barqaror sistemadir. Atom yadrosidagi nuqlonlar orasidagi bu boglanishni o`zish uchun malum energiya miqdorini sarflash (yoki ish bajarish) kerak.

Yadroni tashkil qilgan nuqlonlarni butunlay ajratish uchun zarur bo`lgan eneprgiyaga yadroning boglanish energiyasi deyiladi. Yadroning boglanish energiyasi qancha katta bo`lsa, yadro shuncha barqaror bo`ladi.

Agar protonlar va neytronlar birikib yadro hosil qilsa, ularning o`zaro boglanishiga ekvivalent bo`lgan energiya ajraladi. Binobarin, Eynshteinning mahsus nisbiylik nazarijasiga binoan atom yadrosining massasi uni hosil qilgan erkin protonlar va neytronlar massalarining yigindisidan kichikroq bo`lishi kerak, yani:

(159)

bunda Z –protonlar soni, N –neytronlar soni, m_p –proton massasi, m_n –neytron massasi. (159) dan massalar ayirmasi:

Bu kattalikka yadro massasi defekti (massaning etishmasligi) deb ataladi. Bu yadroning massa defekti ga mos kelgan W_b boglanish energiyani Eynshteyn tenglamasi bilan aniqlanadi.

Bundagi neytronlar soni N=(A–Z) bo`lgani uchun (161) ni yana quyidagi ko`rinishda yozish mumkin:

bunda A yadroning massa soni, yani yadrodagi nuqlonlar soni. Atom yadrosining W_b boglanish energiyasi nuqlolar soni A ga proporsional ravishda osha borib, yadroning barqarorligini harakterlab bera olmaydi. Yadroning bitta nuqloniga mos kelgan boglanish energiyasiga yadroning solishtirma boglanish energiyasi deyilib, u quy idagiga teng:

Agar a zarracha A yadro bilan to`qnashish reaksiyasi natijasida V yadro va b zarracha hosil bo`lsa, u holda yadro reaksiyasi quyidagi ko`rinishda yoziladi:

1919 yldva E.Rezerford tomonidan –zarrachaning azot yadrosi ₇N¹⁴ bilan to`qnashuvi natijasida kislorod izotopining yadrosi <sub>8</sub>O<sup>17</sup> va proton <sub>1</sub>H<sup>1</sup> hosil bo`lgan birinchi yadro reaksiyasi amalga oshirilgan.

Himiyaviy reaksiyalardagi kabi yadro reaksiyalarida ham malum miqdorda energiya ajralib chiqishi yoki yutilishi mumkin. Bu Q energiyaga yadro reaksiyasining energiyasi deyilib, u reaksiyaning boshlangich va natijaviy juftlarining energiya farqiga teng bo`ladi:

bunda m_A ,m_a ,m_B ,m_b lar reaksiyadan oldingi va keyingi zarrachalarining massalari, c–yoruglik tezligi.

Ko`pchilik yadro reaksiyalarining mahsulotlari ham radioaktiv bo`lib, ular suniy radioaktiv izotoplar deyiladi. Suniy radioaktivlik hodisasini 1934 yilda atoqli fransuz fiziklari Irena va Fridrih Jolio–Kyurilar kashf qilishgan. Ular ₁₃Al²⁷ yadrosini –zarrachalarbilan bombardimon qilganda, yadrodan neytron ₀n¹ chiqib, fosforning ₁₅P³⁰ radioaktiv izotopi yadrosi hosil bo`lganligini aniqlashdi, yani:

yoki (167)

Yadro reaksiyaning mahsuloti mahsuloti fosfor ₁₅P³⁰ radioaktiv izotop bo`lib, uning yarim emirilish davri T ₁/₂ minutga teng. Bu izotop pozitron (₊₁e⁰) ni chiqarib, kremeniining barqaror izotopi ₁₄Si³⁰ izotopiga aylanadi:

Hozirgi vaqtda barcha mavjud bo`lgan himiyaviy elementlarning tabiatda bo`lmagan, mingga yaqin suniy radioaktiv izotoplari olingan.

2.Sivuxin D.V. Umumiy fizika. Mexanika.–T., О‘qituvchi, 1981.

3.Ahmadjonov O.I. Fizika kursi. 1–3 q.–T., О‘qituvchi, 1988–1989.

4.Safarov A.S. Umumiy fizika kursi. Elektromagnetizm va tо‘lqinlar.–T., О‘qituvchi,1992.

5.Qosimov A., Safarov A. va boshq. Fizika kursi. 1q.–T., О‘zbekiston, 1994.

6.Nazarov U.K. va boshq. Umumiy fizika kursi 1q. –T., О‘zbekiston, 1992.

7.Zaynabiddinov S.Z., Teshaboyev A. Yarimо‘tgazgichlar fizikasi.–T., О‘qituvchi,1999.

8.Bekjonov R.B., Axmadxо‘jayev. Atom fizikasi.–T., О‘qituvchi, 1985.

9.Nu’monxо‘jayev A.S. Fizika kursi 1 k.–О‘qituvchi, 1992.

10.Haydarova M.SH., Nazarov U.K. Fizikadan labaratoriya ishlariyu–T., О‘qituvchi, 1988.

11.Nanostrukturi mogut privesti k sozdaniyu novogo tipa pamyati /Internet // Cdocum.–2003.

12.Nanotexnologii tolkayut mir k revolyusii /Internet sayt Washington Pro File. 01. 2004.

13.Nanotexnlogiya i nanochipi /Internet. File://c dokument and Setting /Asus /Ra…/01.2004

14.www.phys. ru.

15.www. google. ru.

16.http: // ru. Wikipedia. org/wiki/ Ustroystvo vidi i primeneniye lazerov.

17.http: // www. foresight. org/EOC/indek.html/
Ma’ruzalar mavzusi

5. KIRISH…………………………………………………………………..3

6. 1. 2–soat. Kirish. Fizika fani haqida...........................................................4

3. 2–soat. Klassik nisbiylik printsipi. Relyativistik mexanika asoslari...20

4. 2–soat. Qattiq jismlar aylanma harakati.………………………….....24

5. 2–soat. Tebranishlar va to’lqinlar……………………………………30

6. 2–soat. Tovush to’lqini va uning tezligi……………………………..35

7. 2–soat. Suyuqlik va gazlarda ko’chirilish hodisasi…………….........38

8. 2–soat. Molekulyar fizika va termodinamika………………..............41

9. 2–soat. Termodinamikaning birinchi bosh qonuni…………………..44

10. 2–soat. Termodinamikaning ikkinchi qonuni....................................46

11. 2–soat. Elektrostatikaning asosiy qonuni–qulon qonuni...................50

12. 2–soat. Elektr toki haqida tushuncha……………………………….54

13. 2–soat. O’zgaruvchan elektr toki…………………………………....59

14. 2–soat. Optika.Kirish.Geometrik optika………………….................63

15. 2–soat. Yoruglikning dispersiyasi. Spektrlar.……………………...67

16. 2–soat. Yoruglikning interfrensiyasi…………………………….….70

17. 2–soat. Issiqlik nur chiqarishi va nur yutishi. Absolyut qora jism. Kirxgof qonuni ..................................................................................................74

18. 2–soat. Atom fizikasi. Atom tuzilishi. Rezerford tajribalari………78

19. 2–soat. Yadroviy kuchlar……………………………………………82