Андижон Давлат Университети, Физика –математика факультети ўқитувчилари А. Абдурахимов, Х. Мадаминов лар томонидан ёзилган “Физика астрономия тарихи” фанидан маъруза матнларига

10 – маърузани такомиллштириш учун саволлар .

1. 
   Крукс трубкаси нимани аниқлаб беради? Трубкани чизиб кўрсатинг.
   
2. 
   Рентген нури катод нуридан нимаси билан фарқ қилади?
   
3. 
   Беккерль қайси олимнинг гипотезасини текшириб кўрди ва қачон қандай натижага эришди?
   
4. 
   Радиактивликни очган «бобо – ўгил – набира» ким эди?
   

11-маъруза.
ХIХ асрнинг охири ва ХХ асрнинг бошларидаги илмий революция.


Режа:
1. Квант назариясининг юзага келиш тарихи.
2. Иссиқлик нурланиш муаммоси, нурланишнинг моддага таъсири. Планк гипотезаси. Нурланишнинг квант назариясига оид А.Эйнштейн ишлари.
3. Комптон эффектининг очилиши. Қаттиқ жисмларнинг иссиқлик сигими назариясининг ишлаб чиқилиши.
4. Квант статистикасининг юзага келиши ва термодинамиканинг ривожланиш тарихи.
Адабиётлар :
1. П.С.Кудрявцев «Курс истори физики» , 329-342 бетлар.
2. А.Г.Глазуров ва бошқалар, «Ўрта мактабда физика ўқитиш методикаси», 183-208 бетлар.
3. Б.И.Спасский «История физики» , 242-282 бетлар.
Квант физикасини ўрганиш илмий дунёқарашни шакллантиришга сезиларли ҳисса қўшди. Дастлаб бир қатор мисоллар орқали инсониятнинг сезги органлари орқали бевосита сезишга ожиз бўлган микродунёга кириб бориши қаралади.
Бизни ўраб турган дунёнинг чексизлиги ва уни билиш мумкинлиги ғояси, билиш жараёнини чегарасиз эканлигини мустаҳкамлайди.
Квант тасаввурлари атом ва ядро физикасининг ривожланиш тарихига асосланиб билиш методи – янги илмий далилларнинг пайдо бўлиши ва тажриба маълумотларининг тўпланиши, фаразларни илгари суриш, улардан хулосалар чиқариш. Натижаларни тажрибада текшириш, изчил назарияни яратиш, назариянинг эвристик кучи ва у ёрдамида янги, унга номаълум ходисаларни очиш, яратилган физик назария асосида янги техника яратиш мумкин эканлиги кўрсатилади.
Физика фанида рентген нурлари, (Рентген, 1895 й) радиактивлик, (Беккериль, 1896 й) электрон,(Томсон, 1898 й) радий (Пьер ва Мария Кюри, 1898 й) каби оламшумул кашфиётлар атом ва ядро физикасини тезкор ўрганишга асос бўлди. Айниқса 1899 йил Э.Резерфорднинг радиактивлик ходисасида радиактив моддалардан чиқаётган нурлар , , j нурларга бўлиниш ва бу нурларнинг бир-биридан фарқ қилувчи, ўзига хос ҳусусиятлари мавжуд эканлигини ўрганиш атом ва ядро физикасининг ўта мураккаблигини янада исбот этди. Буларнинг бари квант физикасининг ўрганишга олиб келар эди.
Иссиқликдан нурланиш инсониятга қадимдан маълум ҳодисадир. Лекин нима учун ўт ёқилган печканинг иссиқликдан нурланишни тушинтириш оддий нарса эмасди.
Иссиқликдан нурланиш тушинчасини, иссиқлик нурлари тушинчасини ХVIII асрда химик Шелле киритди. Иссиқликдан нурланиш назариясини 1859 йили Кирхгоф очди ва абсолют тақсим тушинчасини киритди. Бу қонуниятни Планк қуйидагича таърифлайди. Энергиянинг бундай нормал тақсимланиши абсолют тақсимланишдир. 1900 йили Планк, атомлар ёруғлик энергиясини ёруғлик тўлқинини частотасига пропорционал бўлган Е=hν пропорция кўринишда чиқаради ва ютади деган гипотезани ўртага ташлади. Аммо Планк гипотезаси ёруғликни атомлар билан ўзаро таъсирлашиш қонуниятларини ҳам, уларнинг тузилиш қонуниятларини ҳам очиб бера олмади. У фақат қуйидаги натижани, яъни нима учундир атомлар ёруғликни порция шаклида ютиши ва чиқаришини кўрсатар эди. Атомнинг ички тузилиши номаълумлигича қоларди.
Моддадан ёруғликни кучайтиришнинг содда назарияси А.Эйнштейннинг, атом системалари мажбурий нурланишни юзага келтиришга қодир, деган гипотезасига асосланади.
Айтайлик моддада N2 атомлар Е2 энергияли ҳолатда, N1 атомлар Е1 энергияли стационар ҳолатда, Е1<Е2 бўлсин. Агар бундай моддада ν=(Е2-Е1)h частотали электромагнит тўлқин тарқалаётган бўлса, бундай ҳолда бир вақтнинг ўзида учта жараён юз беради.

1. 
   Ёруғликнинг ўз-ўзидан нурланиши Е2 энергияли ҳолатдаги атомлар ўз-ўзидан Е1 энергияли ҳолатга ўтиб, hν=Е2-Е1 энергияли фотонларни чиқаради. Эйнштейн бўйича, ўз-ўзидан нурланиш туфайли юқори энергетик сатихдаги атомларнинг камайиши фақатгина шу энергетик сатихдаги атомлар сони билан аниқланади:
   

N2(t)ўз=-IN2

2. 
   Нурланишнинг ютилиши.
   

Е1 энергияли ҳолатдаги атомлар hν энергияли ёруғлик квантини ютиб, Е2 энергияли ҳолатга ўтади, натижада ёруғлик тўлқинини интенсивлиги камаяди.

3. 
   Ёруғликнинг мажбурий нурланиши.
   

Е2 энергияли ҳолатдаги атомлар ҳам, ν=(Е2-Е1)/h частотали ёруғлик тўлқини билан ўзаро таъсирлашади. Натижада атом ёруғлик квантини чиқариб Е1 энергияли ҳолатга ўтади.
Квант физикасининг юзага келишида олимлардан М.Планк, А.Эйнштейн, А.Г.Столетов, П.Н.Лебедов, Э.Резерфорд, Н.Бор, И.В.Курчатов, Н.Г.Басов, А.М.Прохоров, Ч.Таунс ва бошқаларнинг ўрни каттадир.
Ёруғликнинг квант табиати тушинчасини киритишдан олдин иссиқлик нурланиши қонунларини тушинтиришда Максвелл электродинамикасининг қийинчиликлари сифат жиҳатдан тахлил қилинади. Макроскопик нурлатгичлар – антеналар тарқатадиган катта тўлқин узунликли электромагнит тўлқинларнинг нурланишини тушинтириб берган Максвелл назарияси қисқа электромагнит тўлқинларнинг манбаи бўлган микроскопик нурлатгичлар – атомлар ва молекулаларнинг нурланишини тушинтира олмайди. Бу масалани 1900 йили Макс Планк тушинтиради. Макс Планк 23 апрел 1858 йили Киле шаҳрида, юридик профессор оиласида туғилган. М.Планк 9 ёшидалигида оиласи Мюнхенга кўчиб келади. Планк олдин Мюнхенда, кейинчалик Берлин университетида Гельмгольц, Крихгофирдан дарс олади.
1879 йили М.Планк иссиқликнинг 2-чи механик қонуни темасида докторлик диссертациясини ёқлайди. Планк 1897 йили Берлин университетининг профессори, Пруссия академияси аъзоси эди. У иссиқликдан нурланиш ҳодисаси билан шуғулланиб, 1906 йили «Иссиқликдан нурланиш назарияси» деган монографиясини ёзади. 1918 йили М.Планк иссиқликнинг квант назарияси бўйича «Нобель» мукофатига сазовор бўлади. Планкнинг ҳаётининг охирги йиллари оғир кечган, кичик ўғли биринчи жаҳон урушида ҳалок бўлади. Иккита қизи ёш ўлади.
1945 йили Гитлер сиёсатига қарши курашган катта ўғли ўлдирилади. Планк 4 октябр, 1947 йили 90 ёшида вафот этган. 1900 йилда М.Планк физикага янги ғоя киритди. Планк ғоясига кўра атомларнинг энергияси алоҳида порция – квантларга тенг ҳолда ўзгариб, агар атомнинг ҳусусий частотаси ν бўлса, унинг энергияси Е=hν га тенг ёки каррали равишда ўзгаради. Шуни такидлаш лозимки, Планк нурланишнинг квантланиши ҳақида ҳеч нима демаган. Нурланишнинг ўзи ҳам алоҳида квантлардан иборат эканлигини М.Планк эмас, А.Эйнштейн айтган. У бундай фикрга 1905 йили нурланишнинг статистик хоссаларини тахлил қилиш асосида келган. Кейинчалик Эйнштейн бу фикрга асосланиб бир қанча ҳодисаларни, жумладан фотоэффект ҳодисасини тушинтирган. Айни шу ҳизмати учун, унга «Нобель» мукофати берилган.
Комптон эффекти ва ёруғликнинг босими – фотоннинг энергияси ва импульси ҳамда энергия ва импульсни сақланиш қонуни асосида тушинтирилади.
Фотоннинг импульсга эга эканлигини тасдиқловчи асосий тажриба факти бўлиб, 1922 йилда моддаларда рентген нурларини очилишини ўрганишда очилган Комптон эффекти ҳисобланади. 1923 йили А.Комптон ва ундан мустақил равишда П.Дебай бу эффектни квант назарияси асосида тушинтиришади. Ёруғлик ва модда зарраларининг корпускуляр тўлқин дуализми ( иккиёқлама ҳосса) мисолида диалектиканинг умумий қонунларидан бўлган қарама-қаршиликлар кураши ва бирлиги қонуниятининг моҳияти очиб берилади. Фотонларнинг моддалар билан ўзаро таъсири мисолида, объектнинг миқдорий ва сифат ҳарактеристикаларининг боғлиқлиги кўрсатилади.
Квант назариясининг физик моҳияти Борн томонидан яратилди. У тўлқин функциясини квантстатистикасини очиб беради. Лекин бу ҳам квант статис тикасини тўлиқ очиб бера олмади. Яъни ёруғликни тўлқин ва корпускула тортилиши тўгрисидаги назарий моҳият айрим тажрибаларда ёруғликни тўлқин назариясини исбот этса (ёруғлик интерфренцияси, ёруғлик дифракцияси) айрим ҳодисалар уни квант назариясини (фотоэффект) исботлайди. Олимлар олдида ушбу тушунчаларга аниқлик киритиш вазифаси турар эди. Ушбу масала бўйича 1927 йили Бор Италияда жаҳон физиклар конгрессида доклад қилди. Копенгагендаги физикларнинг конгрессида Лоренц, Эйнштейн ва Шредингер бир томон, Бор, Гейзенбург, Дирак ва Паули бир томон бўлишди.