1-Mavzu: Fanning asosiy maqsad va vazifalari

1-Mavzu: Molekulyar optika fanining maqsad va vazifalari

Reja:

1. Molekulaning tashkil topishi
2. Molekulyar optik hodisalar. Molekulyar optikaning bosh masalasi
3. Molekula o’lchami va formasi
4. Chiziqli va nochiziqli molekulalar
Xulosa
Fanning asosiy maqsadi:
Elektromagnit to’lqinlarni muhitni tashkil etgan atom va molekulalar bilan o’zaro ta’sirlashuvi natijasida sodir bo’ladigan optik hodisalarni va ular orqali molekulalar tuzilishini o’rganishdan iborat.
Vazifalari:

• 
  Muhit xossalarini muhitni tashkil qilgan atom va molekulalar doimiylari orqali aniqlashdan
  
• 
  Molekulalarning turlarini, molekulyar sochilishni, optik qutblanish dispersiyasini, molekulyar difraksiyani, fuluktuatsion jarayonlarni, eng asosiysi molekula tuzilishini aniqlashni o’rganishdan va optik tadqiqot usullari bilan tanishishdan iborat.
  

Molekula so‘zi lotincha “molecula” so‘zidan olingan bo‘lib, shu moddaning asosiy va o‘ziga xos xarakterli xossalarini o‘zida aks ettiruvchi eng kichik zarrachadir.

Molekula so‘zini 1658 yilda fanga birinchi bo‘lib fransuz olimi R.Gassendi kiritgan. Uning haqiqatdan ham mavjudligini 1906 yilda fransuz olimi J.Perren isbotlagan.
Modda molekulalari to’xtovsiz issiqlik harakatida bo’ladi. Shuning uchun ma’lum kinetic energiyaga ega. Ular o’zaro ta’sirlashadilar shuning uchun ma’lum potensial energiyaga ham ega bo’ladi.
Moddaning agregat holatlari esa shu o’rtacha kinetic va potensial energiyalarning o’zaro nisbatiga bog’liq.
1. E_k>>E_p bo’lsa, modda gaz holatda
2. E_k<p bo’lsa, modda qattiq holatda
3. E_k  E_p bo’lsa, modda suyuq holatda bo’ladi.
Molekulalar ionli va kovalent bog‘lanish asosida tashkil topadi. Bunda valent elektronlar asosiy rolni o‘ynaydi.
Ionli bog‘lanish asosida molekula hosil bo‘lishini osh tuzi аСl natriy xlor misolida ko‘raylik Na natriyning tashqi qobig‘ida 1 ta elektron mavjud bittadan elektronni bog‘lanishga а elektronni berib (а⁺) musbat ionga, xlor elektronni qabul qilib olib (Сl^-) manfiy ionga aylanadi. Natijada turg‘un osh tuzi molekulasi hosil bo‘ladi. Masalan: Xlor molekulasi hosil bo’lishini ko’raylik. Cl Xlor atomi tashqi qobig’ida 7 tadan elektronlar bor. Molekula hosil bo’lganda har bir Cl atomida 6 tadan elektron qolib, bittadan elektron umumiy bog’lanishni hosil qilishda qatnashadi. Natijada tashqi qobig’ida 8 ta elektron bo’lgan atom turg’un bog’langan bo’ladi.




Н₂, N₂, О₂ larni ion bog’lanish orqali tushuntirib bo’lmaydi. Kovalent (juft ) bog‘lanish Н₂, N₂, О₂ va hokozolar. Xlor atomini tashqi qobig‘ida 7 ta elektron mavjud bittadan elektronni bog‘lanishga berib sakkiztaga yetkazadi va mustaxkam turg‘un Cl₂ xlor molekulasi hosil bo‘ladi.
Metan molekulasida yanada yaqqol ko‘rish mumkin. Uglerodning tashqi qobig‘ida to‘rtta valent elektroni mavjud. Bu elektronlarning har qaysi 4 ta vodorod atomidagi elektronlar bilan juftlik hosil qiladi va metan molekulasi hosil qiladi.

Bir xil atomlardan tashkil topgan molekulalar gomeopolyar

(Н₂, О₂ N₂, Сl va hokozolar) turli xil atomlardan tashkil topgan molekulalarda (Н₂ О, NН₃, С₂ Н₂) а Сl geteropolyar molekulalar deyiladi .
Loshmid soni (1865) normal sharoitdagi (T=273K, P=1,013∙10⁵ Pa) 1sm³ dagi xolda 2,7 ∙10²⁵ dona molekula borligini ifodalaydi.
Yorug‘likning moddalar bilan о‘zaro ta’siri tufayli kelib chiqadigan hodisalar molekulyar-optik hodisalar deyilib, bu hodisalarni о‘rganishga bag‘ishlangan fizikaning bо‘limi “Molekulyar optika” deb nomlanadi.
Molekulyar optika hodisalarida faqat yorug‘likning xossalari namoyon bо‘lmasdan, shu nur bilan ta’sirlashgan moddaning xossalari ham namoyon bо‘ladi. Shuning uchun modda molekulasining tuzilishi va xossasi, suyuqlik va kiristallarning, yuqori molekulali moddalar (polimerlar) va kolloid sistemalarning tuzilishi va xossalarini о‘rganishda molekulyar-optik hodisalar eng muhim ma’lumot manbai hisoblanadi. Bu hodisalar yorug‘likning tabiatini о‘rganishda ham katta ahamiyatga ega. Shu tufayli molekulyar-optik hodisalar fizika, ximiya, metrologiya, astronomiya va texnikaning boshqa kо‘plab sohalarida muvaffaqiyatli qо‘llanilmoqda.
Eng muhim molekulyar-optik hodisalar qatoriga quyidagi yorug‘lik hodisalari: yorug‘likning qaytishi sinishi, yutilishi, dispersiyasi, sochilishi tabiiy optik aktivlik va boshqalar kiradi. Shu jumladan, elektr, magnit, ultratovush va boshqa maydonlar kuchi ta’sirida muhitda sodir bо‘ladigan yorug‘lik hodisalarini ham kiritish mumkin. Bu hodisalarning о‘zaro tabiiy bog‘liqligi bor, chunki ularning hammasi ham molekulaning eng muhim optik xossasi -qutblanuvchanligi bilan ma’lum darajada bog‘liqdir. Qutblanuvchanlik molekulaning qutblanish darajasini xarakterlaydi, u tenzor kattalikdir.
Qutblanuvchanlik tenzorining tashkil etuvchilari molekulyar optikaga aslida fenomenologik tarzda kiritiladi. Hozirgi vaqtda bu molekulyar kattaliklarni elektron qobig‘ining tuzilishini xarakterlovchi kattaliklar bilan ifodalash imkoniyati bor. Molekulalar energetik sathining qiymatlari va ular orasidagi bir-biriga о‘tish ehtimoli shunday kattaliklar jumlasiga kiradi. Molekulaning optik xossalari mohiyatini ochishda uning spektrining intensivligi va chastotasini о‘rganish muhim ahamiyat kasb etadi. Molekulyar optika asosida aynan shu usul- spektroskopiya yotadi.
Molekulyar optikada yorug‘likning sochilishi haqidagi bilim juda katta о‘rin tutadi. Chunki, sochilgan yorug‘likning intensivligini, qutblanishini, burchak bо‘yicha taqsimlanishini va uning spektral sostavini о‘rganish molekula, suyuqlik, kristall, past (yoki mayda) va yuqori (yoki yirik) molekulali moddalarning tuzilishi haqidagi bilimlarimizni yanada chuqurlashtirish imkoniyatini beradi. Lazerlarning kashf etilishi va ularning yorug‘lik manbai sifatida qо‘llanilishi yangi molekulyar optik hodisalarning kashf etilishiga olib keldi. Bu hodisalarning kо‘pchiligi optika qonunlariga bо‘ysunmaganligi uchun ular chiziqsiz optik hodisalar deb va optikada paydo bо‘lgan yangi yо‘nalish chiziqsiz optika deb ataladigan bо‘ldi.
Molekulyar optikaning rivojlanish tarixi yorug‘lik haqidagi fan- optikaning rivojlanishi bilan uzviy bog‘liq. Molekulyar optika rivojlanishiga optika va umuman elektromagnit hodisalar ustida ish olib borgan buyuk olimlar Nyuton, Gyuygens, Lomonosov, Faradey, Frenel, Maksvell, Lorents, Umov, Lebedev, Reley va boshqalar juda katta hissa qо‘shdilar. Eynshteyn, Born va boshqalarning molekulyar optikaga doir yirik ishlari bor.
Vatandoshlarimiz va zamondoshlarimiz L.I. Mandelshtam, G.S. Landsberg, M.A.Leontovich, YE.F.Gross, M.F.Vuks, I.L.Fabelinskiy va boshqalarning sochilgan yorug‘lik haqidagi fanning rivojlanishida hissalari katta. L.I.Mandelshtam va G.S.Landsberg hind olimi Raman bilan bir vaqtda yorug‘likning kombinasion sochilishini kashf qildilar. D.S.Rojdestvenskiyning anomal dispersiya, S.I.Vavilovning lyuminessensiya, I.V.Obreimovning kristallarning spektrlarini, V.N.Svetkovning polimerlarni о‘rganish sohasidagi anizotropiya relaksasiya vaqtini aniqlash usullarini takomillashishda akademiklar A.K.Atoxadjayev, P.Q.Habibullayev, professorlar F.X.Tuxvatullin, SH.Otajonov, A.J.Jumaboyevlarning spektral chiziqlar formasini shakllanishida M.O.Bulanin, N.D.Orlova, K.G.Toxadze, V.YE.Pogorelolarning yirik ishlari molekulyar optikaning rivojlanishiga muhim hissa bо‘ldi. Bu fan hozir ham rivojlanishda davom etmoqda.
Molekulyar optikada muhitning xossalarini shu muhitni tashkil etuvchi molekulalarning doimiy kattaliklari orqali tasvirlash yoki teskari masala, muhitning xossalari orqali molekulalarning doimiysini aniqlash asosiy masaladir.
Bu masalani yechishda modda xossalarini uni tashkil etgan juda kо‘plab molekulalarning xosalari bilan bog‘lash imkoniyati bor degan hulosa hal qiluvchi faraz hisoblanadi. Lekin bu faraz molekulalar о‘rtasida о‘zaro ta’sir juda kuchsiz bо‘lib, molekulalar о‘zlarining indvidual xossalarini о‘zgartirmagan holda bajariladi. Ammo Gibbsning statistik metodi qо‘llanilsa, molekulalar о‘rtasida juda katta ta’sir kuchi mavjud bо‘lganda ham molekulyar optikaning asosiy masalasini yechish mumkin. О‘z-о‘zidan kо‘rinib turibdiki, bu masalani hal qilish moddalarda hamma vaqt mavjud bо‘lgan molekulalararo о‘zaro ta’sirni о‘rganishga imkon beradi. Molekulalararo о‘zaro ta’sirni о‘rganish о‘z navbatida suyuqlik va kristallarning tuzilishi va ularning xossalarini о‘rganishda muhim ahamiyatga ega.
Moddaning qanday kattaliklarini molekulalarning doimiylari bilan ifodalash mumkin?
Masalan, molekulyar fizikada gazlarning kinetik nazariyasi asosida moddani xarakterlovchi kattalik bo‘lgan temperaturani molekulalarning о‘rtacha kinetik energiyasi orqali ifodalasa bо‘ladi. Gazlar kinetik nazariyasining asosiy tenglamasi quydagicha yoziladi:
(1)
Bunda P- gazning bosmi, V- uning hajmi.
(2)
-bu gazni tashkil etuvchi N molekulaning yig‘indi kinetik energiyasi. Bu yerda