27-мавзу. Ёруғликни квант назарияси. Режа

§ 3. Фотонлар энергияси ва импульси.
Замонавий квант физикаси ёруғлик квантларини-фотонлар(ёруғлик микрозаррачалари)ни тарқалиши сифатида тасаввур қилади.
Фотон - моддий, электр жиҳатдан нейтрал заррача, электромагнит нурланишнинг кванти.
Фотоннинг асосий хоссалари.
1.Электромагнит майдон заррачаси.
2.Вакуумда ёруғлик тезлиги билан ҳаракат қилади.
3.Фақат ҳаракатда мавжуд.
4.Фотонни тўхтатиб бўлмайди: у ёруғлик тезлигига тенг бўлган тезлик билан ҳаракат қилади, ёки мавжуд бўлмайди. Демак фотонни тинчлик массасини қиймати 0 га тенг.
Фотонларнинг хусусиятлари:
Фотон - электромагнит нурланишнинг кванти.
Энергияси ε = h∙v
Тезлиги с = 300 000 км / c
Тинчлик массаси m₀ = 0
Фотон массаси m = h∙v / c²
Фотон импульси p = mc = h / λ
Бу ерда v - частота, h - Планк доимийси
Фотон энергияси ва тебраниш частотаси орасидаги боғланиш E=h. Энергия ва массанинг эквивалентлик қонуни W=mc² дан фойдаланиб, фотонннг массасини аниқлаймиз
mc²= h
m_ф= h/ c²
Фотон, фақат ҳаракатланиш жараёнидагина мавжуд бўлиб, унинг тезлиги ёруғлик тезлигига тенг. Ҳар қандай ҳаракатланувчан зарра каби фотон ҳам импулсга эга, фотонни импулси

Жисмга тушувчи ёруғлик, унинг сирти N га фотонлар 1 с ичида бераётган импульсга тенг бўлган босим билан таъсир кўрсатади.
Ёруғлик босими P жисм сиртига нормал тушаётганда қуйидагига тенг:

Бу ерда, R=I_қайт. / I_туш. – ёруғликни сиртдан қайтиш коэффициенти.

§4. Ёруғликнинг босими. Лебедев тажрибалари.
Максвелл назариясига асосан, жисм сиртига тушаётган ҳар қандай электромагнит тўлқин шу жисмга босим беради.

Ясси ёруғлик тўлқини металл сиртига нормал равишда тушаётган бўлсин. Ёруғликнинг электр майдони таъсирида металл сиртига яқин жойлашган электрон майдонга тескари йўналишда ҳаракат қилади. Худди шу вақтда ёруғлик тўлқинининг магнит майдони томонидан характланаётган электронга Лоренц кучи (Fл) таъсир қилади. Бу куч металл сиртига перпендикуляр равишда унинг ичига қараб йўналган.

Ёритилаётган металл сиртининг бирлик юзасига таъсир қиладиган Лоренц кучларининг йиғиндиси ёруғлик босимини ҳарактерлайди.
Максвелл назарияси асосида ўтказилган ҳисоблар ёруғлик босими p=w(1+) (11) га тенглигини кўрсатади.
Бунда w-сиртга тушаётган ёруғлик дастаси энергиясининг ҳажмий зичлиги, -сиртнинг ёруғлик қайтариш коеффициенти.
Ёруғлик босимини биринчи бўлиб 1900 йилда П.Н. Лебедев тажрибада аниқлаган. Ёруғликни тўла ютувчи қорайтирилган сирт учун =0.
У ҳолда
P_q=w(1+)=w (12).
Ёруғликни тўла ютувчи қорайтирилган сирт учун =0.
Қора жисмни нурланиши, фотоэффект, Комптон эффекти — ёруғликни корпускуляр хусусияти.
Интерференция, дифракция, қутбланиш ‐ ёруғликни тўлқин хусусияти.
Босим ва ёруғликни синиши тўлқин ва квант назариялари билан тушунтирилади.
ε = h v = h c / λ
Бу формула λ ни корпускуляр характеристикасини боғлайди. Бу формула электромагнит нурланишни корпускуляр характеристикасини боғлайди–фотон энергиясини тўлқин характеристикаси – частота ва тўлқин узунлиги билан. Бу корпускуляр ва тўлқин назариялари орасидаги кўприк ролини ўйнайди.
Бундай кўприкни мавжудлиги муқаррардир, чунки фотон ҳам, электромагни тўлқин ҳам битта реал мавжуд бўлган электромагнит нурланишнинг икки моделидир.