28-tema. Jıllılíqtan nurlanıw. Reley-Djins nızamı. Jobası

r_λ dep, spektrdiń birar bólegine tuwrı keliwshi ΔR_e nurlanıwdıń usı bólektiń tolqın uzınlıǵı Δλ ǵa qatnası menen anıqlanatuǵın shamaǵa aytıladı:
(q)
Jutıw koeffitsienti α dep, usı dene tárepinen jutılǵan F_e nurlanıw aǵımınıń, oǵan túsip atırǵan F_e^’ nurlanıw aǵımına qatnasına aytıladı:
(ń)
2. Biz qarap atırǵan sistema bir neshe denelerden quralǵan hám ol deneler arasında energiya almasıwı tek jıllılíq nurlanıwı hám jutılıwı arqalı ámelge assın. Basqasha aytqanda deneler arasında jıllılíq beriliwi hám konvektsiya bolmasın. Usınday jaǵdayda hám málim waqıttan keyin sistemadaǵı deneler temperaturasınıń teńlesiwi júzege keledi. Buǵan sebep ıssıraq deneler jutqanına salıstırǵanda kóbirek nurlanıp, energiyasınıń bir bólegin suwıqıraq denelerge beredi. Bul protsess sistemada teńsalmaqlíq bolmaǵansha dawam etedi hám temperaturalar teńleskennen soń toqtaydı
Tek nurlanıw hám jutıw arqalı energiya almasatuǵın, termodinamik teńsalmaqlíq halatındaǵı deneler nurlanıw spektral tıǵızlıǵınıń jutıw koeffitsientine qatnası turaqlı shama bolıp, deneniń tábiyatına baylanıslı bolmaydı. Barlíq deneler ushın ol birdey- tolqın uzınlıǵı λ hám temperaturanıń T funktsiyası:
(ó)
Buǵan muwapıq: dene qanday tolqın uzınlíqlı elektromagnit tolqınlardı shıǵarsa, sonday tolqın uzınlíqlı elektromagnit tolqınlardı jutadı. Asolyut qara dene ushın α_λ=1. Óz qásiyetlerine kóre qara kúye, qara baxmal 8.t.b. absolyut qara denelerge mısal bola aladı. İshki bólegi jutıwshı zattan jasalǵan, kishi sańlaqlı dene absolyut qara deneniń jaqsı modeli bola aladı(1-súwret).Sańlaqtan kirgen nur kóp márte shaǵılısadı hám hár bir shaǵılısqanda jutılıp baradı.


3. Kirxgoff nızamı nurlanıwdıń spektral tıǵızlıǵı temperatura hám tolqın uzınlıǵına proportsionallıǵın kórsetse de, bul baylanıstıń anıq kórinisin jazıw úlken áhmiyetke iye edi. Usı máseleni sheshiwge erisken avstriyalíq fizikler Y.Stepan hám L.Boltsman tómendegi nızamdı jarattı. №ara deneniń nurlanıwı onıń termodinamik temperaturasınıń tórtinshi dárejesine proportsional:
(ú)
bunda σ=ó,úw*10^h Vt/(m^ǵK^ń) – Stepan-Boltsman turaqlısı.2-súwrette nurlanıw spektral tıǵızlıǵı hám tolqın uzınlıǵı arasındaǵı baylanıslardıń túrli temperaturalar ushın alınǵan tájriybe nátiyjeleri kórsetilgen. Olardan kórinip tur, hár bir úzliksiz iymek sızıq, temperatura artıwı menen kishi tolqın uzınlíqlarǵa qarap jılısatuǵın anıq maksimumlarǵa iye.

Joqarıda kórip óttik, temperatura artıwı menen sızıqlar tolqın uzınlıǵınıń kishi mánislerine qarap jıljıydı, yaǵnıy λ_max kemeyedi. Usı jıljıwdı nemets fizigi V.Vin tómendegi jıljıw nızamı járdeminde ańlatqan. Eń úlken tolqın uzınlıǵı λ_max qara deneniń temperaturasına keri proportsional boladı:

(w)
Bul nızam Vinnıń jıljıw nızamı dep ataladı. Bunda s=ǵ,h9h*10^-q m*K bolıp Vin turaqlısı dep ataladı. №ızdırılǵan dene suwıy baslaǵanda kóbirek tolqın uzınlıǵı úlken bolǵan nurlanıw shıǵarıwı Vinnıń jıljıw nızamı járdeminde túsindiriledi. Máselen aq reńli qızdırılǵan metall suwıy baslaǵanda qızıl reńge kiredi.
Sonı aytıp ótiwimiz kerek, empirik jol menen tabılǵan Stefan-Boltsman hám Vin nızamları jıllılíq nurlanıwında áhmiyetli rol oynasada, olar dara jaǵdaylardı ǵana sıpatlaw múmkin.
4.Stefan-Boltsman hám Vin nızamı járdeminde nurlanıw spektral bólistiriliwiniń kórinisin tabıw jolındaǵı urınıwlar nátiyje bermegen soń, inglis fizikleri D.Reley hám J.Jins jańa formulanı usındı. Olar energiyanıń erkinlik dárejesi boyínsha bir tekli bólistiriliwi haqqındaǵı klassik nızam tiykarında nurlanıwdıń spektral tıǵızlıǵı ushın tómendegi ańlatpanı jazdı:
(h)
Biraq bul ańlatpa 2-súwrettegi baylanıslardıń úlken tolqın uzınlíqlı(kishi jiyilikli) bólegin túsindirip bera aldı. Ol kishi tolqın uzınlíqlar ushın ulıwma jaramsız bolıp shıqdı. Máselen, tolqın uzınlıǵı nolge jaqınlasqanda nurlanıwdıń spektral tıǵızlıǵı sheksiz úlken mánisti qabıl etedi. Bul jaǵday ilimde «ultrafiolet avariyası» dep ataladı. Solay etip, deneler shıǵaratuǵın energiya úzliksiz ráwishte ózgeredi dep esaplawshı klassik-kózqaraslar tiykarında, dene nurlanıw spektrin túsindiriw jolındaǵı barlíq urınıwlar ótip bolmaytuǵın tosıqqa dus kele berdi. Mashqalanı sheshiw jańasha ideya, jańasha pikirlewdi talap etti.
Bul ideya klassik kózqarasqa qarama-qarsı, yaǵnıy nurlanıw energiyası úzlikli, mánisi sekirip ózgeredi, degen kózqarasqa tiykarlanǵan bolıwı múmkin edi. Bunı birinshi bolıp túsinip jetken nemets fizigi M.Plank tómendegi gipotezanı ilgeri súrdi.
Deneniń nurlanıw energiyası klassik fizikada kóz aldımızǵa keltirgenimizdey úzliksiz bolmay, terbeliw jiyiligine proportsional energiyalı kvantlardan, yaǵnıy energiya portsiyalarınan ibarat.
(9)

bunda h=ú,úǵ*10^-qń Dj*s bolıp Plank turaqlısı dep ataladı. ν- nurlanıw jiyiligi. Bizge belgili, dene kóplegen sandaǵı atomlardan ibarat hám bul atomlardıń hár biri Plank gipotezasına muwapıq elektromagnit tolqınlar shıǵaradı. Basqasha aytqanda, atomnıń nurlanıw energiyası kvant energiyasına eseli túrde ózgerip, E,ǵE,qE,…,nE mánislerin qabıl etiwi múmkin. Plank tárepinen tabılǵan formula tek ǵana deneniń nurlanıw spektrin tolíq túsintirip bermey, bálki onıń járdeminde klassik fizika nızamları, sonday-aq Stefan-Boltsman ham Vinnıń nızamlarında payda etiw múmkin.

Plank gipotezası jaqtılíq kvantı haqqındaǵı túsiniktiń payda bolıwına alıp keldi hám ol foton dep ataldı. Foton tómendegi xarakteristikalarǵa iye.
Fotonnıń energimyası:
(10)
massası
(áá)
impulsı
(12)
Foton jaqtılíq tezligine teń tezlik penen háreketlenedi. Onı ásteletip hám, tezletip hám bolmaydı. Sonıń ushın fotonnıń tınıshlíqtaǵı massası haqqında gáp aytıw mániske iye emes.
Bekkemlew ushın sorawlar:
1. Jıllılíqtan nurlanıw degenimiz ne?
2. Termodinamik teńsalmaqlíqtı túsindirip beriń.
3. Jıllılíqtan nurlanıw xarakteristikaları haqqında aytıp beriń?
4. Nurlanıw hám jutılıw koeffitsienti degenimiz ne?
5. Kirxgoff nızamı aytıp beriń.
6. Stefan-Boltsman,Vinnıń jıljıw nızamların aytıp beriń.
w. Reley-Djins nızamın túsindirip beriń.
8. Plank gipotezası haqqında aytıp beriń.