0 ‘zbekist0n respublikasi oliy va 0 ‘rta maxsus ta’lim vazirligi s. Bozorova, N. Kamolov
Download 30.16 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- И п - 2 , . .. 1 - 1 F
5 10 15 Ь) 8.6-rasm. Term ik em issiyalangan elektron С t o 'r m aydonida tezlatiladi, energiyasi yetarlicha boMgan elekronlar sim ob atomi bilan to'qnashuvlardan s o 'n g torm ozlovchi m aydondan o 'tib , anodga tushib, zanjirda tok hosil qiladi, to'qnashuv elastik boMganda zanjirdagi tok kuchlanishga proporsional ortadi. A gar atom statsionar holatlarga ega boMsa, to'qnashuv noelastik boMadi va elekron energiyasi diskret bo'lib, ( Ь Е = Е->—Е х) statsionar holatlar energiyasi farqi qadar o'zgaradi. N atijada elektron torm ozlovchi m aydonda tutilib, anodga tushm aydi, zanjirda tok keskin kam ayadi. Tajribalar ko'rsatishiclia, anod zanjiridagi tok kuchlanishga bogMiq bo'lib, diskret o'zgaradi. Kuchlanishning ayni bir xil qiym atlarida (sim ob uchun U =4.9 V) ushbu holatning takrorlanishi atom da statsionar holatlar m avjudligini tasdiqlaydi. N oelastik to 'q nashuvlarda kvantlashgan energiya yutgan atom, asosiy-norm al holatga o 'tg an d a nurlanadi. B om ing ikkinchi postulataga k o 'ra, bu nurlanishning toMqin uzunligi \ „ = A U X (8.16) a = — Д E (8.17) dan aniqlanadi. Sim ob uchun A £ = 4 .8 6 e V boMib, h e Я = ----- = 0 .2 5 3 7 m km ga m os keladi. Sim ob atom ining energiyasi A E 4.86 eV boMgan elekronlar bilan bom bardim on qilinganda, toMqin uzunligi Я = 0 ,2 5 3 7 m km ultrabinafsha nu riar m anbaiga aylanishi tajrib ad a aniqlangan. Shunday qilib, B or nazariyasi tajribada o ‘z tasdigMni topdi. 8.5. V o d o ro d v a v o d o ro d sim o n a to m l a r u c h u n B o r n a z a riy a s i V odorod atomi va unga o 'x sh a sh ato m lar uchun R idberg doim iysi va toMqin sonini B or nazariyasi asosida hisoblaym iz. M usbat Z e- zaryadli yadro va uning atrofida bitta elektrondan iborat sistem ani kuzatam iz. B unday sistem aga vodorodsim on atom deyiladi. Z=1 b o 'lganda u vodorod, Z=2 da ionlashgan N e+, Z=3 da ionlashgan L i+ boMishi m um kin. Ze - y a d ro va uni kulon kuchla ri m aydonida d o ira viy orbita bo ‘y ic h a aylanayotgan elektrondan iborat za ty a d la r sistem a si uclntn(8.18) о ‘rinli bo'ladi: m u 2 Z e 2 4 n e Qr (8.18) B or statsionar holatini tanlash shartiga k o 'ra , m u r = n h n = l,2 ,3 ,.... (8.19) (8.18) va (8.19) dan rn = Й -4-Л- °- п 2 (8.20) m Z e r0 = 0 .5 2 8 -10~lo m (8.21) m e bo ‘lib, m olekulyar kinetik nazariya natijalari bilan toMa mos tushadi. Statsionar ho lat radiusini bevosita oMchash im koniyati y o ‘q, shu tufayli bu nazariyani tekshirish uchun bevosita oMchanadigan kattalik vodorod atom ining nurlanishi yoki nurlanish energiyasidan foydalanish lozim. Y adro m aydonidagi elektrondan iborat sistem aning toMa 2 Z e 2 energiyasi, ulam i kinetik E k = va potensional E n = — energiyalari yigM ndilaridan iborat boMadi Z e 2 m u 2 1 Z e 2 E = ----------- + --------= ----------------- (8.22) 4 n e Qr 2 2 4 л е 0г 2 i у 2 (8.18) va (8.21) da — = -------------ekanligini hisobga oldik. 2 2 4 л £ 0г K vantlashgan orbitalar radiusini hisobga olib, diskret holatlar energiyasini q uyidagicha ifodalash m um kin £ » = — T <8-2 3 > n 8 h s 0 m inus ishora elektron yadro bilan bogMiq ekanligini, y a’ni elektronni ajratib olish uchun m a’lum m iqdorda energiya sarflash lozim ligini bildiradi. n butun sonlam i qabul qilib, bosh kvant soni deb yuritiladi. A tom ning «=1 boMgan energetik holati asosiy yoki norm al holat, /7> 1 xolatlar esa q o ‘zg ‘algan holat deb yuritiladi. Atom energiyasi n- ortishi bilan orta boradi (m anfiy qiym at esa kam ayadi) v a n = oo da chegaraviy qiym atiga erishadi(8.7- rasm ). V odorod atom i uchun elektron eng quyi m inim al energiyali n= 1 holatda boMganda, Е т „ = -13.55 eV E nergiyaning m inim al qiym ati bilan aniqlanadigan U = kuchlanish ionlashtirish potensiali e deb yuritiladi. B or postulatlariga m uvofiq, ^ fit /I rt I 2 2 I 2 2 8h e 0 \ m n nurlanish chastotasi (8.25) (8.25) ni B alm erning um um lashgan qonuni tenglam asi bilan solishtirib, R idberg doim iysi uchun, hosil qilam iz. Fundam ental kattaliklarni o ‘m iga q o ‘yib, R (8.26) g a k o ‘ra hisoblaganda, olingan natija tajribada aniqlangan natijalarga m os keladi (R = 3,29- 10 15 1/sek) Bor nazariyasi atom fizikasining rivojlanishiga katta hissa q o ‘shdi. U kvant m exanikasining vujudga kelishida m uhim bosqich boMib hisoblanadi. Shunga qaram asdan, ushbu nazariyada ham b a’zi bir ziddiyatlar m avjud: 1. B or nazariyasi na klassik fizika va na kvant m exanikasi xulosalari tarzida kelib chiqqan. B oshqacha aytganda, bu nazariya kvant fizikasi xulosalariga asoslana turib, klassik fizika qonunlaridan foydalanadi; 2. B irday shart-sharoitlarda nim a sababdan elekron u yoki bu sakrashlarni so d ir etishini tushuntirm aydi; 3. Bu nazariyani k o ‘p elektronli atom lar uchun qoMlash n o to ‘g ‘ri xulosalarga alib keladi; 4. Statsionar holatlar sababini, elektron statsionar orbitada tezlanish bilan harakatlanishiga qaramasdan nurlanish hosil qilm asligi kabi m asalalar hal qilinmagan. Bu ziddiyatlar yorugMik dualizm i kabi klassik fizika va elektrodinam ika qonunlarini atom dek o b ’yektlarga tadbiq etib boMmasligini (klassik fizika va elektrodinam ika qonunlarini qoMIanish chegarasi m avjudligini) ko'rsatadi. Bu esa atomda klassik fizika qonunlariga bo'ysum naydigaii, hali fanga nomaMum xususiyatlar m avjudligidan darak beradi. 9.1. K v a n t m e x a n ik a si e le m e n tla ri ( E le m e n ta r z a r r a la m in g toMqin x u s u siy a tla ri) Elem entar zarrachalar to‘g ‘risidagi dastlabki tasaw urlarim iz klassik m exanika va elektrodinamik kuzatishlar natijasidir, biroq atom tuzilishini o'rganish bu tasaw urlam ing yetarli emasligidan darak beradi. Fransuz olimi Lui-de-Broil (1924-y.) ko'p yillar davomida yorug'lik hodisalarini o'rganishda, uning кофизки!уаг xususiyatlarini e ’tibordan chetda qoldirilgani kabi, zarrachalarning xossalarini o'rganishda. to'lqin xususiyatlariga nazar qilmay. qaytadan xatoga yo'l qo'ymadikmikin? Korpuskulyar-to'lqin dualizmi nafaqat yorug'lik fotonlarigagina xos xususiyat bo'lm ay, tabiatdagi barcha zarrachalar (elektron. proton, neytron va materiyaning boshqa zarralari)ga ham xos universal xususiya- tdir, degan g'oyani ilgari suradi. Bu g'oyaga ko'ra, har qanday mikro- ob’yektlarga bir tomortdan to'lqinlarga xos xususiyat mos kelsa. ikkinchi tomondan korpuskulyar xususiyatlar mos keladi va ular quyidagicha jadvalda ko'rsatilgan fundamental kattaliklar bilan tavsiflanadi. K o r p u s k u la la r P 2 Energiyasi: E = h v = — 2m Im pulsi: p = — = kh C hastotasi: v = _ - m- . h h T oM qinlar h T o 'lq in uzunligi: Я = — = v P с T o 'lq in soni: k = ^ _ ® к и M ikroo b’yektlarning bu ikki korpuskulyar-to‘lqin xossalari orasidagi m iqdoriy m unosabatlam i quyidagicha ifodalash m um kin (9.1) P Я - de-B roil to 'lq in uzunligi deb yuritiladi. Tinch xolatda m assaga eg a b o 'lg an , tezligi y o ru g 'lik tezligidan kichik ( < 9 « c ) zarrachalar uchun de - B roil to 'lq in uzunligi, Shuni alohida qayd qilam izki, de-B roil gepotezasi k 0 — butun son m arta kvantlashgan elektron orbitalarigina statsionar b o 'la d i deb B or nazariyasini asoslab berdi: m9r = n — = nh 2 n (9.3) К о‘р o ‘tm ay D jerm er va Devisson (1927-y.) nikelning tabiiy kristalidan sochilgan elektronlarning difraksiyasini kuzatishga m uvofiq bo'Idilar. M onoenergetik elektronlar oqim i strukturasi oldindan yaxshi o 'rg an ilg a n nikkel kristaliga tushadi ( 9 .1-rasm). H ar xil burchak ostida difraksiyalangan elektronlar m axsus sezgir galvanom etr orqali qayd qilinadi. Energiyasi eU -b o 'lg an m aydonda tezlatilgan elektronlar uchun de-B roil to 'lq in uzunligi P otensiallar ayirm asi 54 V bo'lganda de-B roil toMqin uzunligi Я д , difraksion m ax shartiga k o 'ra, V ulf-B reg form ulasidan olingan natijalar bilan m os tushib, de-Broil gepotezasining nihoyatda to 'g 'r i ekanligi tajribada tasdiqlanadi. D jerm er va D evisson tajribalaridan so 'n g , Tartakovskiy, T om sonlar elektronlarning qalinligi IO'5 sm boMgan har xil m etallardan sochilishini D ebay-Sherrer usuli bilan kuzatdilar. R entgen nurlarining alyum iniy plastinkadan (9.2a-rasm ), elektronlarning oltin (9.2b-rasm ) va mis (9.2v-rasm ) plastinkalardan o 'tg an d ag i difraksion m anzarasi tasvirlangan. b) 9.2-rasm . Fabrikant, B iverm an va Sushkin (1949-y.) qurilm a orqali ketm a- ket o ‘tgan elektronlarning difraksiya hodisasini kuzatdilar. Uzoq ekspozitsiya davom ida olingan difraksion m anzara boshqa yoMlar bilan olingan (foton, elektronlar oqim i v a hokazolar orqali) difraksion m anzaralardan m utlaqo farq qilm aydi (9 .3-rasm ). Bu esa toMqin xususiyat har bir elektronga xos ekanligidan darak beradi. S htem va uning safdoshlari atom -m olekulalar ham difraksiya hodisasini vujudga keltirishini aniqladilar. Y uqoridagilardan kelib chiqib, m oddalam i tashkil etgan zarrachalar, qaram a-qarshi (korpuskulyar, to ‘lqin) jih atla m i um um lashtirgan dialektik birlik degan to 'x tam g a kelam iz. Kvant m exanikasida turli potentsial m aydonda m ikrozarrachalar xossalari dinam ik o 'z g aru v ch ilar (kordinata, im puls, energiya va hokazolar) ni aniqlashda toMqin funktsiyasidan foydalaniladi va uni “ Psi funksiya” deb ataladi. Erkin zarrachalar toMqin funksiyasini de - Broyl yassi toMqin k o 'rin ish d a 9.3-rasm . 9.2. ToMqin fu n k siy asi. S h re d in g e r te n g la m a si Bu yerda Ц/ = y/0e /^‘('rn^ toMqin funksiyasiuing faqat koordinatafarga bogMiq boMgan qisinidir. (9.5)ni koordinatalar b o 'y ich a ikki m arta differentsiallab, im pulsning kvadrati ucliun (9.6) ni yozam iz: /Г = - — V > (9.6) V & ■ д' ■ , V ' = — ^-/ H----- - j H----- - k - Laplas operatori д х ' d y ' d z ' Energiya va im puls orasidagi m unosabat, E = + U (9.7) 2 m (9.7)ni hisobga olib quvidagilam i hosil qilam iz, i~ * 1 0 E - U = — ---------V »// yoki V 2V/ + = ^ - ( E - U ) / f = 0 ( 9 . 8 ) 2 m цг------------------------------ t r (9.8) - statsionar holat uchun Shredenger tenglam asi deb yuritiladi. Bu yerda U va 1 // lar koordinata x, u. z lam ing funktsiyasi boMib hisoblanadi. (9.5) ni vaqt b o ‘yicha dilTerenaiallasak, = (9.9) d t ft (9.6) va (9.9) dan . /г’ , 7 , * V ---- V~ i // + O i // = i t i —— (9.10) - S hredenger um um iy tenglam asi deb yuritiladi va zarrachalarning dinam ik o ‘zgaruvchilarini aniqlashda qoMlaniladi Shredenger tenglam alari biror nazariya yoki postulatlam ing mahsuli boMmay, m exanikadagi Nyuton, elektrodinam ikadagi vlaksvell tenglam alari kabi analitik m exanika v a optik o ‘xshashliklam ing tahlili natijasidir. Uning to ‘g ‘ri yoki noto‘g ‘riligi tajriba natijalariga m os kelishi bilan tasdiqlanadi. (9.10) dagi ц/ funktsij'a x, u, z va t o ‘zgaruvchilam ing funksiyasidir (qisqa yozish m aqsadida ц/ ko'rinishda yoziladi). A gar m axsus qayt etilm asa, i// - faqat koordinata (x,u,z) ning, y(t) esa x,u,z va t ning funksiyasi deb tushuniladi. S hredenger tenglam asining ц/ funksiyasini norm allash shartlarini qanoatlantiruvchi yechim lari, E - param etm ing har qanday qiym atlarida ham m avjud boM avermaydi. E - energiyaning ayrim norm allash shartini qanoatlantiradigan qiym atlari Ei, Ег, E 3 , E n to ‘plam energiyasining spektrini tashkil etadi. Energiyaning har bir xususiy qiym atiga m os kelgan i|/n yechim lari xususiy funksiyalar deyiladi. (9.10) dan k o ‘rinadiki, S hredenger tenglam alarining yechim i potensial m aydon ko ‘rinishiga bevosita bogMiq (biz quyida bunga alohida to'xtalam iz). A gar vaqtning biror to qiym atida zarrachaning holati maMum boMsa, (9.10) yechib uning t vaqtdagi zarracha holati iy(/) ni ham topish m um kin. Bu kvant m exanikasidagi sababiyat va oqibat prinsipi deb hisoblanadi. 9.3. « P si-fu n k siy a » n in g fizik m a ’nosi ToMqin funksiyasining fizikaviy m ohiyatini aniqlash uchun, qaralayotgan hodisani toMqin ham da kvant nazariyasi asosida tahlil qilish lozim. Fazoning interferensiya, difraksiya m aksim um lari kuzatiladigan sohalarida, intensivlik, toMqin nazariyasiga k o ‘ra, toMqinlar am plitudasi kvadratiga, y a ’ni A2 ga proporsionaldir. Kvant nazariyasiga k o 'ra , intensivlik fazoning shu sohasiga tushayotgan kvantlar soniga proporsionaldir. Bu ikki nazariya bir-biriga m os kelishi uchun M. B om (1926-y) m ikrozarrachalam i biror dV - hajm da aniqlash ehtim oli shu hajm elem enti uchun hisoblangan «psi funktsiya» m odulining kvadratiga teng degan xulosaga keldi. dp = [i//JdV (9.11) dP m ikrozarrachaning d V -xajm ida aniqlanish ehtim oli ц/ funktsiya kom pleks funktsiya bo'lgani uchun uning kvadratini quyidagicha ifodalash mumkin. Bu yerda i|A у / -g a q o 'sh m a kom pleks funksiya. U holda, dp = y/' ■ y/dV (9.12) M ikrozarralar kuzatilayotgan dV-hajm elem entida aniq b o'lishi uchun jV * • y/dV = 1 shart bajarilishi lozim, bunda ishonchli sodir b o 'lish i m um kin b o 'lg a n hodisalar ehtim oli birga teng. Shunday qilib, Ц/ - funksiya m odulining kvadrati m ikrozarrachalam i kuzatilayotgan sohada aniqlash ehtim ollik zichligini bildirib, statik tabiatga ega (9.4-rasm). * A С 9.4-rasm . D em ak, difraksion m anzarani и (m ax) yoki bu (m in) nuqtasiga tushayotgan fotonlar soni yorugMik toM qinlarining shu sohadagi am plitudasi kvadratini aniqlaydi. Y uqoridagilardan ko 'rin ad ik i, bitta fotonning holati ham statik ehtim ollik bilan aniqlanadi. 9.4. M i k r o z a r r a c h a la r x o ssa la ri (d e -B ro il toMqin x o ssa la ri n o a n iq lik m u n o sa b a ti) Korpuskulyar-toM qin xususiyatlam ing dialektik birligidan iborat kvant o b ’y ektlar m ikrozarrachalar deb yuritiladi (foton, elektron, proton, atom va m olekulalar m ikrozarrachalardir). M ikrozarrachalar xususiyatlari klassik tasavvurdagi elem entar zarrachalardan tubdan farq qiladi. K lassik tasavvurdagi zarracha aniq trayektoriyaga egadirlar. E lektronlarning nurli naychadagi yoMi Vilson kam erasidagi boshqa qayd qiluvchi qurilm alardagi «izlar» (treklar)i d x 1 buni yaqqol tasdiqlaydi. Shu tufayli uning koordinatasi — = — p x d z m d p v a im pulsi — = F ni vaqtning ixtiyoriy Iahzasida yetarli darajada d t aniq o 'lc h a sh m um kin. Bu klassik fizikada sababiyat va oqibat prinsipi deb yuritiladi. B undan tashqari, u (zarracha)lar yaxlit b o 'lib , bir butunligi bilan ajralib turadi. Hali hech kim tajribalar asosida elektron zaryadini b o 'lak larg a b o 'lib uzatilishini kuzatgan em as. |j Kvant o b ’y ektlar кофизки1уаг-zarracha xususiyati bilan birga toMqin xususiyatlarga ham egadirlar. Lekin, shuni alohida qayd etam izki, fcie-Broil toMqinlari elektrom agnit tabiatga ega em as. Z aryadli zarracha harakati bilan bogMiq qandaydir elektrom agnit m aydon o 'zgarishlari vujudga keladCJ degan m ulohazani yuritish m um kin, am m o tajribalar shuni ko'rsatadiki,jtekis harakatlanayotgan zaryadli zarrachalar hech qanday o'zgaruvchan elektrom agnit m aydonni vujudga keltirm aydi. B oshqa to 'lq in la r kabi de-B roil to 'lq in lari uchun ham A = m u n o s a b a t o 'rin lid ir. \ Эғ-to 'lqinning fazaviy tezligi 9 F = — ifodaning surat va к m ahrajini ft ga ko'pay tirib , „ hco E c 2 = -----= — = — л / (9.13) Ф k n P & V (9.13) dan de-Broil to 'lq in larin in g fazoviy tezligi yorugMikning b o 'shliqdagi tezligidan katta boMishi kelib chiqadi. G ruppaviy tezlik esa, dco _ d(h<0) _ d E у d k d ( k n ) d p Erkin zarracha uchun energiya bilan im puls orasida quyidagi bogManishni hisobga olib, 4 / И п - 2 , . .. 1 - 1 F Ф - J p 2 + tn 07C2 E hosil qilam iz. J Dem ak, de-Broil to'lq in larin in g gruppaviy tezligi zarrachaning tezligiga teng boMadi, degan xulosaga kelam iz. T o 'lq in bu biror m uhitning harakatidir. H arakatning bu turini fazoning biror nuktasida joylashgan holda ta s a w u r qilib bo 'lm ayd i. Shu tufayli to 'lq in g a koordinatasi keng sohada o 'zg arad ig an ( Д х —^ o o ) uzluksiz jarayon tarzida qaraladi. M onoxrom atik toMqin h im pulsining o 'zg arish i p - — ga asosan nolga teng boMadi, y a ’ni Я A x - » o o d a A P —> 0 . A gar to 'lq in n i fazoning biror nuqtasida joylash g an jaray o n deb qaralsa, bunday to 'lq in paketi uchun toMqin uzunligining im pulsi ham o 'z m a’nosini y o'qotadi, (9.16) ga asosan im pulsning o 'zg arish i nolga teng. C hegaraviy shart bajarilganda Д х —> 0 , ДP —> oo bo'ladi. Kvant o b ’yektlarining yana bir xususiyati difraksiya hodisasida yaqqol nam oyon bo'ladi. M onoenergetik zarrachalarning ikki tirqishdan o'tishdagi difraksiyasini kuzatam iz(9.5-rasm ). (9 .1 6 ) D astlab, ikkinchi tirqishni berkitib, m ikrozarralam ing birinchi tirqishdan o ‘tishdagi taqsim lanish suratini olam iz (ikkinchi egri chiziq), (9.5 b - rasm ). Endi har ikkala tirqish orqali o ‘tgan m ikrozarrachalar taqsim lanishi ikki kogerent toMqin interferensiyasi m anzarasiga o ‘xshaydi (9.5 v - rasm ). D em ak. zarrachaning harakatiga har ikkala tirqish ham ta ’sir k o 'rsa tad i, bunda zarrachaning bir qismi birinchi tirqishdan, qolgan qism i esa ikkinchi tirqishdan o 'tad i deb tushunm aslik kerak, chunki, kvant ob ’yektlari bir butun b o'lib , b o 'lin m as ekanligini biz yuqorida aytib o 'tg a n edik. Shunday qilib, m ikrozarrachalam i o 'z ig a xos dualistik xususiyati tufayli ulam ing koordinatasi va im pulsini bir vaqtda aniqlab bo'lm aydi. Bu noaniqlik o 'lc h o v asbobining kam chiligi yoki tajriba o'tkazuvchining m alakasizligidan kelib chiqm ay, u m ikrozarrachalam ing o 'z ig a xos o b ’yektiv xususiyatlaridir. Bu xulosa nazariy y o 'l bilan G eyzenberg (1926-y.) tom onidan isbotlangan b o 'lib , kvant m exanikasining fundam ental tushunchalaridan biri b o 'lib hisoblanadi va noaniqlik m unosabati deb yuritiladi. £M ikrozarrachalar koordinatasi va im pulsining tashkil etuvchilari bo ‘yich a aniqlashda y o 7 qo ‘vilgan noaniqlik P lank d oim iysidan kichik bo 'la olm aydi J А х • А р х > И ^ А у ■ A p v > h > A z ■ A p z > h M isol tariqasida zarrachaning elektron nurli naychadagi harakatini kuzatib, noaniqlik m unosabatini quyidagicha yozam iz: h A x • A& > — (9.18) m , (9.18) dan ko'rin ad ik i, zarrachaning m assasi qanch a katta b o 'lsa , uning koordinatasi va tezligini aniqlashda y o ‘1 qo 'y ilg an noaniqlik shuncha kichik b o 'lad i. A gar elektron O.Olfoiz aniqlikda o 'lch a n g an (9 = 1 0 ,0m /s) tezlik bilan harakatlanayotgan b o 'lsa, ASX Download 30.16 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling