Dərslik respublikanın universitetlərinin fizika fakültələrinin tələbələri üçün "Atom fizikası"
Download 18.1 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Шякил 10.7.
- Шякил 10.8. Шякил 10.9.
- Ё11. İşıq kvantlarının mövcudluğunu
- təsdiq edən təcrübələr. Fotonlar
|
Шякил 10.5. Шякил 10.6. lər göstərir ki, heç d ə göstərilən ən və h
metallar, xüsusilə qələvi metallar üçün müəyyən spektral oblastda J λ cərəyan şiddəti hər iki tərəfə sürətlə enən kəskin maksimuma malik olur (şəkil 10.6). Bu, selektiv və ya seçmə fotoeffekt adlanır. J λ ( λ ) asılılığının qrafikində maksimumun meydana çıxması,
55
yəni selektiv fotoeffekt, harmonik osilyatorun məcburi rəqsləri zamanı rezonans mak
ndikulyardırsa, və ya işıq səthə normal boy
polyarizasiya müstəvisini 90 ° fırlatd elektrik vektorunun metalın səthinə halda isə belə toplanan yoxdur. 10.7 yaxın olduqca, yəni böyüdükcə, me böyüyür. B əsində selekt böyüdükcə artır. Beləliklə, aydın olur düşən işıq dalğasının elektrik vektoru p to simumunu xatırladır. Ona görə də belə demək olar ki, metalda elektronlar elə bil ki, müəyyən məxsusi tezliyə malikdir və metalın səthinə düşən həyəcanlaşdırıcı işığın tezliyi bu məxsusi tezliyə yaxın olduqda elektronların rəqslərinin amplitudu kəskin artır və onlar çıxış işinə üstün gələrək metalı tərk edirlər. Selektiv fotoeffektin işığın dalğa xassəsini təzahür etdirən digər xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, selektiv fotoeffektin baş verməsi düşən işığın polyarizasiyasının istiqamətindən və düşmə bucağının qiymətindən kəskin asılıdır. Əgər düşən işıq dalğasının elektrik vektoru düşmə müstəvisinə perpe unca düşürsə, selektiv fotoeffekt müşahidə olunmur. Əgər düşən işıq, elektrik vektoru düşmə müstəvisinə paralel ( E || ) olmaqla polyarizələnmişdirsə (şəkil 10.7), selektiv fotoeffekt kəskin şəkildə güclənir. Əksinə, ıqda (
E ⊥ ) selektiv fotoeffekt itir. Birinci halda perpendikulyar yönəlmiş toplananı vardır; ikinci şəklindən görünür ki, α düşmə bucağı düz bucağa talın səthinə perpendikulyar olan E o toplananı da iv fotoeffekt maksimumunun qiyməti düşmə bucağı ki, selektiv fotoeffekt hadisəsinin baş verməsində nun metalın səthinə erpendikulyar olan plananı əsas rol oynayır. Belə ki, metaldan elektronu qoparmaq üçün işığın elektrik vektorunun səthə normal toplananı səthə toxunan toplanana nisbətən daha təsirlidir. Məhz buna görə də elektrik vektoru düşmə müstəvisində yerləşməklə polyarlaşmış işıq metalın səthi üzrə sürüşərək düşdükdə ( α
°) selektiv fotoeffekt ən kəskin şəkildə baş verir. Başqa sözlə, düşmə bucağının kifayət qədər böyük qiymətlərində E Шякил 10.7. unun da nətic r elektrik vektorunun istiqamətinin dəyişməsi, yəni bu vektorun necə yönəlməsi selektiv fotoeffekt oblastında J λ
fotocərəyanının şiddətinin kəskin dəyişməsinə səbəb olur. Yuxarıda deyilənləri əyani olaraq göstərmək üçün 10.8 şəklində düşmə bucağının müxtəlif qiymətlərində, 10.9 şəklində isə düşən işığın müxtəlif polyarizasiyalarında (
⊥ – elektrik vektoru düşmə müstəvisinə perpendikulyardır, E ||
λ (
) asılılığının qrafikləri verilmişdir. Qeyd edək ki, 10.6, 10.8 və 10.9 şəkill rindəki əyrilər kalium və natrium ərintisinə aiddir və 10.9 qrafikləri düşmə bucağının α
° qiymətinə uyğundur. 10.9 şəklindən görünür ki, kalium və natrium ərintisi üçün selektiv fotoeffektin maksimumu λ =390
nm qiymətinə uyğun gəlir. Aşağıda bir sıra təmiz metallar üçün selektiv fotoeffekt zamanı maksimumun alındığı dalğa uzunluqları göstərilmişdir. ə
56 Шякил 10.8. Шякил 10.9.
Qeyd edək ki, digər metallar üçün də selektiv fotoeffekt hadisəsi baş verir. Lakin onlar üçün maksimumlar spektrin qısadalğalı oblastında yerləşdiyindən çox çətin müşahidə olunurlar.
Metal Cs Rb K Na Li Ba Mg Al λ , nm 510 480 435 340 280 400 250 215
Qələvi metallar üçün asanlıqla müşahidə olunan selektiv fotoeffekt maksimumu heç də təmiz metala deyil, adətən səthdə qaz izlərinin iştirakı ilə yaranan birləşmələrə mənsubdur. Çox böyük çətinliklər hesabına alınan təmiz səthlər üçün selektiv fotoeffekt xeyli dərəcədə zəif təzahür edir. Lakin buna baxmayaraq selektiv fotoeffekt hadisəsi və onun xarakteri fotoeffekt hadisəsini başa düşmək üçün işığın dalğa xassəsinə malik olması təsəvvürlərindən də istifadə edilməsinin əhəmiyyətini göstərir. Fotoeffektin yuxarıda şərh olunan bütün qanunları və digər xüsusiyyətləri çox da böyük intensivliyə malik olmayan işıq üçün müəyyən edilmişdir. İşığın kvant xassələrinə əsaslanaraq fotoeffekti belə izah etdik ki, düşən işığın bir dənə fotonu öz enerjisini bir dənə elektrona verir və nəticədə həmin elektron metalı tərk edir. Bu, bir fotonlu proses adlanır. Lakin metalın səthinə düşən işığın intensivliyi kifayət qədər böyük olduqda (məsələn, lazer şüalanması) elektron
ν enerjisini) qəbul edə bilər. Bu, çoxfotonlu proses adlanır və bu proses zamanı qeyri-xətti fotoeffekt
57 hadisəsi baş verir. Çoxfotonlu və ya qeyri-xətti fotoeffektin qanunları yuxarıda baxılan birfotonlu və ya xətti fotoeffektin qanunlarına çox oxşardır. Belə ki, (10.10) tənliyinə oxşar olaraq çoxfotonlu fotoeffekt hadisəsi üçün 2 2 maks m A Nh υ ν + =
(10.25) tənliyini yazmaq olar. Bu halda da fotoeffekt üçün qırmızı sərhəd mövcuddur və (10.19)- (10.20) ifadələrinə uyğun olaraq
= min ν
(10.26) A Nhc maks = λ
(10.27) düsturları ilə təyin olunur. başqa sözlə, çoxfotonlu fotoeffektin qırmızı sərhəddinə uyğun gələn tezlik (dalğa uzunluğu) birfotonlu fotoeffekt üçün olduğuna nisbətən
kiçikdir (böyükdür). Fotoelektronların sayı ilə xarakterizə olunan J d doyma cərəyanının şiddəti isə qeyri-xətti fotoeffekt zamanı düşən Φ işıq selinin N dərəcəsi ilə düz mütənasibdir: J d ~
Φ N . İşığın polyarizasiyasını və düşmə bucağını (şəkil 10.7) dəyişərək təcrübə yolu ilə müəyyən edilmişdir ki, qeyri-xətti fotoeffekt düşən işıq dalğasının elektrik vektorunun yalnız katodun səthinə perpendikulyar olan toplananı sayəsində baş verir. Metalın səthinin lazer şüaları vasitəsilə işıqlandırılması zamanı baş verən çoxfotonlu fotoeffekt hadisəsini uzun müddət müşahidə etmək mümkün olmamışdı. Buna səbəb isə lazer şüalarının təsiri ilə metalın qızması və bunun nəticəsində baş verən termoelektron emissiyası hadisəsi olmuşdur. Teromoelektron emissiyasının isə qırmızı sərhəddi yoxdur. Termoelektron emissiyasının fotoeffektə dəxli olmayan təsirini, demək olar ki, tamamilə aradan qaldırmaq üçün 10 -11
-10 -12
s davam edən ifrat qısa müddətli lazer şüalanması impulslarından və katodun səthi boyunca sürüşən işıqlanmadan (düşmə bucağı α
≈ 85 0 )
emissiyasını minimuma endirməyə imkan verir. Bu qayda ilə müxtəlif metallar ( Na, Ag, Au və s.) və həm də yarımkeçirici maddələr üçün N = 2, 3, 4, 5 olduqda işığın intensivliyini çox geniş intervalda (0,1-10 3
2 ) dəyişməklə çoxfotonlu fotoeffektin qırmızı sərhəddi təyin olunmuşdur. İşığın intensivliyi ~10 4
MVt/sm 2 olduqda avtoelektron (və ya soyuq elektron) emissiyasına oxşar olan digər qeyri-xətti hadisə baş verir: düşən işıq dalğasının elektrik sahəsi metalın səthində potensial çəpəri dəyişir və bunun nəticəsində elektron çıxış işi əldə etmədən bu potensial çəpərdən "sorularaq" metalı tərk etmək imkanı qazanır. Elektronun potensial çəpərdən belə "sorulmasını" onun dalğa xassəsinə malik olmasını nəzərə almaqla kvant mexanikası təsəvvürlərinə əsasən izah etmək olar. Yuxarıda maddənin işıqlanan səthindən elektronların çıxaraq digər mühitə, xüsusi halda isə vakuuma keçməsi ilə baş verən fotoeffekt hadisəsi nəzərdən keçirildi ki, bu da fotoelektron emissiyası və ya xarici fotoeffekt adlanır. Bundan başqa daxili fotoeffekt hadisəsi də mövcuddur. Daxili fotoeffekt zamanı, xarici fotoeffektdən fərqli olaraq, düşən işığın təsirilə atomlardan qopan elektronlar maddəni tərk etməyib onun tərkibində qalır və nümunənin elektroneytrallığı pozulmur. Daxili fotoeffekt nəticəsində maddənin daxilində yükdaşıyıcıların konsentrasiyası və yürüklüyü dəyişir ki, bu da öz növbəsində düşən
58 işığın təsiri altında maddənin elektrik xassələrinin dəyişməsinə səbəb olur. Daxili fotoeffekt hadisəsi yalnız yarımkeçirici və dielektrik maddələrdə baş verir. Belə ki, daxili fotoeffekt hadisəsi əslində işığın təsiri nəticəsində enerji səviyyələri üzrə elektronların yenidən paylanmasından ibarətdir. Əgər düşən işıq kvantının h ν enerjisi qadağan olunmuş zonanın enindən böyükdürsə, onda kvantı udan elektron valent zonasından keçiricilik zonasına keçir. Bunun nəticəsində yükdaşıyıcıların əlavə cütü, yəni elektron və deşik meydana çıxır və maddənin elektrik keçiriciliyi artır. Əgər baxılan maddədə aşqarlar varsa, onda işığın təsiri altında elektronlar valent zonasından aşqarın enerji səviyyələrinə və ya aşqarın enerji səviyyələrindən keçiricilik zonasına keçə bilər. Birinci halda deşik, ikinci halda isə elektron fotokeçiriciliyi yaranır. Fotomüqavimətlərin iş prinsipi də daxili fotoeffekt hadisəsinə əsaslanmışdır. Yaranan yük
ilə yarımkeçiricinin sərhəddində müşahidə olunan dax
çev
daşıyıcıların miqdarı düşən işıq seli ilə düz mütənasib olduğundan, fotomüqavimətlərdən fotometriyada geniş istifadə olunur. spektrin görünən oblastında kükürdlü kadmiumdan (
detektoru kimi isə PbS, PbSe, PbTe, və InSb yarımkeçiricilərindən hazırlanmış fotomüqavimətlərdən istifadə olunur. p-n keçid oblastında və ya metal ili fotoeffekt çox zaman ventil fotoeffekt adlanır. Belə ki, ventil fotoeffekt işığın təsiri altında fotoelektrik hərəkət qüvvəsinin (foto-e.h.q.) yaranmasından ibarətdir. Bu, bəzən fotoqalvanik effekt də adlanır. İşığın təsiri altında yaranmış və verilmiş oblast üçün qeyri- əsas olan yükdaşıyıcılar (
keçiddən keçirlər. Bunun nəticəsində p-oblastda müsbət, n-oblastda isə mənfi yüklərin artıqlığı yaranır ki, bu da heç bir xarici mənbə olmadan keçidə gərginlik tətbiq olunması və deməli, foto-e.h.q. yaranması deməkdir. Bu zaman
olaraq qoşulmuş xarici müqavimətdə fotocərəyan axacaqdır. Beləliklə, işıq enerjisinin bir başa elektrik enerjisinə çevrilməsi baş verir. Çox da böyük olmayan işıqlanmalar üçün bu cərəyanın şiddəti p-n keçid nümunəsinin üzərinə düşən işıq seli ilə düz mütənasib olur. Fotoelektrik fotometrlərinin, məsələn, fotoqrafiyada tətbiq olunan eksponometrlərin iş prinsipi məhz buna əsaslanmışdır. Günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirən fotoqalvanik elementlər bir-birinə ardıcıl birləşdirilmiş onlarla silisium p-n keçidlərindən ibarətdir və günəş batareyaları adlanır. Onlar yüksək faydalı iş əmsalına (~20%) malikdir və kosmik gəminin uçuşu zamanı onun bortunda yerləşdirilmiş müxtəlif radiocihazların elektrik enerjisi ilə təmin olunması üçün çox əlverişlidir. İstifadə olunan yarımkeçirici materialdan asılı olaraq müasir Günəş batareyalarında yaranan foto-e.h.q. 1-2
cərəyanın sıxlığı bir neçə 10 mA/sm 2 və 1 kq kütlədən çıxış gücü isə bir neçə 100 Vt olur. Daxili və xarici fotoeffekt hadisəsinə əsaslanaraq işıq siqnalını elektrik siqnalına irən və ümumi adı fotoelement olan çoxlu sayda cihazlar düzəldilmişdir. Fotoelementlər texnikada və elmi-tədqiqat işlərində geniş tətbiq olunurlar. Müasir dövrdə hər hansı bir obyektiv optik ölçmənin bu və ya digər növ fotoelementi tətbiq etmədən aparılması qeyri-mümkündür. Müasir fotometriya, spektrin çox geniş oblastında spektrometriya və spektrofotometriya, maddənin tərkibinin spektral analizi, işığın kombinasiya səpilməsi spektrlərinin öyrənilməsi zamanı həm də astrofizikada, biologiyada və s. müşahidə olunan həddən artıq zəif işıq sellərinin obyektiv ölçülməsini fotoelementlərsiz təsəvvür etmək qeyri-mümkündür. Bundan başqa infraqırmızı spektrlərin qeyd olunması spektrin uzundalğalı oblastı üçün xüsusi düzəldilmiş fotoelementlər vasitəsilə həyata keçirilir. Fotoelementlərin texnikada tətbiqi daha
59
genişdir. Belə ki, istehsal proseslərinə nəzarət edilməsi və bu proseslərin avtomatik idarə olunması, müxtəlif rabitə sistemləri, təsvirin verilməsi, lazerlərlə optik rabitə, kosmik texnikanın idarə olunması və s. müasir sənayedə və rabitə işində fotoelementlərin geniş tətbiq oblastıdır. İlk fotoelementin yaradıldığı vaxtdan 100 ildən çox keçir. Daxili fotoeffektə əsa
yü onların yüksək sabitliyə malik olm
olunan bütün növ işıq qəbuledicilərinin böyük üstü
n gücləndiriciləri vasitəsilə spektrin infr
siqnalının qiy
arın həs
slanmış və fotokeçiricilik hadisəsindən istifadə etməklə ilk fotoelement 1875-ci ildə, xarici fotoeffektə əsaslanmış ilk vakuum fotoelementi isə 1889-cu ildə yaradılmışdır. Maraqlıdır ki, daxili fotoeffektin xarici fotoeffektə nisbətən 50 il əvvəl kəşf olunmasına baxmayaraq, xarici fotoeffektə əsaslanan vakuum fotoelementləri daha tez geniş tətbiq olunmuşdur. Yalnız 20-ci əsrin 40-cı illərində yarımkeçiricilər fizikasının sürətlə inkişafı və daxili fotoeffektin dərindən və ətraflı öyrənilməsi sayəsində yarımkeçirici materiallar əsasında fotoelementlər yaradılmasına başlanmışdır. Vakuum fotoelementlərinin çox mühüm üstünlü ası və fotocərəyanın şiddəti ilə düşən işıq selinin arasındakı asılılığın xətti olmasıdır. Məhz buna görə də onlar spektrin görünən və ultrabənövşəyi oblastları üçün obyektiv fotometriyada, spektrometriyada, spektrofotometriyada və spektral analizdə uzun müddət böyük üstünlüklə tətbiq olunmuşlar. Vakuum fotoelementlərinin ən başlıca çatışmayan cəhəti optik ölçmələr zamanı bu cihazların verdiyi elektrik siqnallarının zəif olmasıdır. Bu çatışmazlıq fotoelektron gücləndiricilərində tam aradan qalxmış olur. İlk fotoelektron gücləndiricisi 1934-cü ildə yaradılmışdır. Xarici fotoeffekt hadisəsindən istifadə nlüyü onlarda xarici müqavimət dəyişdikdə fotocərəyanın şiddətinin dəyişməməsidir. Bu isə o deməkdir ki, fotocərəyanın kiçik qiymətlərində praktik olaraq istənilən qədər böyük müqavimət qoşmaq və bu müqavimətdə qeyd etmək və güclənmək üçün kifayət qədər əlverişli olan böyük gərginlik düşgüsü almaq olar. Digər tərəfdən müqaviməti kondensatorla əvəz etmək və bu kondensatorda gərginliyi ölçərək verilmiş zaman müddəti ərzində düşən işıq selinin orta qiymətini təyin etmək olar. Bu isə qeyri-stabil işıq mənbəyindən düşən işıq selini ölçmək üçün çox vacibdir. Belə hal, məsələn, spektroanalitik ölçmələr zamanı meydana çıxır. Vakuum fotoelementləri və fotoelektro aqırmızı oblastında spektrometriya həyata keçirilə bilmir. Buna səbəb müasir fotokatodlar üçün fotoeffektin qırmızı sərhəddinin 1100
görə də spektrin infraqırmızı oblastı üçün, yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, daxili fotoeffekt əsasında işləyən fotoelementlərdən istifadə edilir. Onlar 40
həssasdırlar. Spektrin daha böyük dalğa uzunluğu oblastında işləmək üçün istilik qəbuledicilərindən istifadə olunur. Onlar şüalanmanın təsiri altında ya elektrik keçiriciliyini artırır, ya da şüalanmanın təsiri nəticəsində onlarda e.h.q. yaranır. Yarımkeçirici fotoelementlərin çatışmayan cəhəti onlarda alınan elektrik mətinin şüalanmadan xətti asılılığının çox da ciddi olmaması, və deməli, həssaslığın stabil olmamasıdır ki, bunu da aradan qaldırmaq üçün müxtəlif texniki üsullar vardır. Çox böyük əksəriyyət təşkil edən hallarda fotoelementlərin tətbiqi zamanı onl saslığına çox da ciddi tələblər qoyulmasına ehtiyac olmur. Ona görə də daxili fotoeffekt əsasında işləyən fotoelementlər ölçülərinin kiçik olması, kiçik gərginliklə qidalanması və digər konstruktiv üstünlüklərə malik olması sayəsində avtomatik sistemlərdə, idarəetmə sistemlərində, günəş enerjisinin çevrilməsində, istehsala nəzarət edilməsində və s. kimi oblastlarda geniş tətbiq olunur. Lakin bu fotoelementlərin çox da yüksək olmayan ətalətsizlik xassəsi onların bəzi hallarda tətbiq olunmasına imkan vermir.
60
Ümumiyyətlə, hər bir konkret məsələni həll etməkdən ötrü optimal növ fotoelementi seçmək üçün fotoelementlərin malik olduğu çoxlu sayda müxtəlif texniki xarakteristikaları əvvəlcədən bilmək vacibdir.
Ё11. İşıq kvantlarının mövcudluğunu Məlumdur ki, tarazlıqda olan istilik şüalanmasının spektrində enerjinin paylanması üçü işığın kvant təbi müəyyən edildi ki, tozcuq orta hesabla hər 30 dəqiqədən bir tarazlıq vəz lektrik təcrübələri adi dalğa təsə təsdiq edən təcrübələr. Fotonlar n təcrübədə alınan qanunauyğunluğu (spektral paylanma əyriləri) izah etmək üçün Plank şüalanmanın
ν enerji kvantları şəklində baş verdiyini fərz etmişdi. Fotoeffekt hadisəsinin təcrübədə müşahidə olunan qanunlarını izah etmək üçün isə Eynşteyn işığın həmin kvantlar şəklində udulmasını qəbul edərək, həm də belə hesab edirdi ki, işıq seli ayrı-ayrı enerji kvantlarından ibarətdir. 1926-cı ildə işıq kvantlarını fotonlar adlandırmışlar. Sonralar bir çox incə təcrübələr vasitəsilə işığın kvantlar şəklində buraxılması, udulması və yayılması haqqında olan fərziyyələr təsdiq olundu. 1925-ci ildə A. F. İoffe və N. İ. Dobronravov fotoeffekt hadisəsi zamanı ətinə malik olmasını, yəni onun enerji kvantları şəklində udularaq maddədən elektron qoparmasını təcrübədə sübut etdilər. Onlar görünən və ya ultrabənövşəyi şüalar əvəzinə kvantları xeyli "iri" olan rentgen şüalarından istifadə etdilər. Onların təcrübələrində kondensatorun elektrik sahəsində tarazlıqda yerləşən yüklü tozcuğun yükünün rentgen şüaları vasitəsilə dəyişməsinin xarakteri tədqiq edilirdi. Müəyyən sabit yükə malik olan tozcuq kondensatorun lövhələri arasındakı elektrik sahəsində fəzada asılı şəkildə tərpənməz dayanmışdılar və kənardan mikroskop vasitəsilə müşahidə olunur. Əgər tozcuğu rentgen şüalarının zəif seli ilə şüalandırsaq fotoeffekt baş verir. Zaman keçdikcə tozcuğun üzərinə düşən rentgen kvantı ondan elektron qoparır ki, bunun da nəticəsində tozcuğun yükü bir elektronun yükü qədər azalır və o, tarazlıq vəziyyətindən çıxır. Təcrübələr göstərdi ki, tozcuğun özünü aparması fotoeffektin məhz bu cür kvant təbiətinə tam uyğun gəlir. Təcrübələrlə iyyətindən çıxır, yəni rentgen şüaları hər 30 dəqiqədən bir tozcuqdan bir elektron qoparır. Bu müddət ərzində təqribən 1,8 ⋅10
6 rentgen impulsu yaranır. Klassik təsəvvürlərə görə hər bir impulsun enerjisi bütün istiqamətlərdə sferik dalğa kimi yayılmalıdır. Rentgen şüaları buraxılan nöqtədən tozcuğun göründüyü cisim bucağı çox kiçik olduğundan bu impulslardan hər biri tozcuğa öz enerjisinin çox az bir hissəsini verə bilər ki, bu enerji də tozcuqda olan çoxlu sayda elektronlar arasında paylanır. Bu şərtlər daxilində tozcuqda olan elektronların enerjisinin böyük bir hissəsinin 30 dəqiqə ərzində yalnız bir elektronda toplanması və həmin elektronun da tozcuqdan qopub getməsi mümkün deyildir. Deməli, İoffe və Dobronravovun təcrübələrinin nəticələri işığın klassik dalğa nəzəriyyəsi baxımından başa düşülmür. Əksinə, işıq kvantları ideyasından istifadə olunan kvant nəzəriyyəsi baxımından bu nəticələr təbiidir. Rentgen şüalarından istifadə etməklə aparılan fotoe vvürlərinə uyğun olaraq işıq enerjisinin bütün istiqamətlərdə bərabər yayıldığını, yoxsa ki, gah bir, gah da digər istiqamətdə enerji kvantları şəklində yayıldığını müəyyən etməyə imkan verir. Doğrudan da, görünən işıq kvantlarının enerjisi az olduğundan (məsələn, sarı işıq üçün ν
⋅10
14 hs, h ν
⋅10 -19
C), əksər təcrübələrdə onları qeydə
61 almaq üçün vahid zamanda çoxlu sayda kvantların olması tələb olunur. Belə olduqda isə bütün istiqamətlərdə uçan işıq kvantlarının təsadüfü paylanmasının yaratdığı təsiri bütün istiqamətlərdə bərabər yayılan dalğanın təsirindən fərqləndirmək çətinləşir. Kvantın enerjisi böyük olduqca (yəni, kvant "iri" olduqca) hər bir kvantın təsirini müşahidə etmək və deməli, işıq enerjisinin bütün istiqamətlərdə eyni deyil, gah bir, gah da digər istiqamətdə parıltılar şəklində paylanmasını müşahidə etmək asan olur. Rentgen kvantları isə məhz bu şərti ödəyir. Klassik təsəvvürlərə görə şüalanma enerjisi mənbədən müxtəlif istiqamətlərə eyni zam
2 heyger say lindrin daxilində izolyatora anda yayılır. Əgər şüalanma enerjisinin yayılması kvantlarla baş verirsə, onda müxtəlif istiqamətlərdə yayılma eyni zamanda baş vermir. Çünki ayrı-ayrı kvantlar bir- birindən asılı olmayaraq buraxılır. Əgər doğrudan da belədirsə, onda bu effekt kvantlar "iri" olduqca özünü daha parlaq şəkildə büruzə verməlidir. Bu effekti, yəni işığın kvantlar şəklində yayılmasının doğruluğunu müşahidə etmək üçün Bote rentgen şüalarından istifadə etməklə 1924-cü ildə təcrübələr aparmışdır. Bote təcrübəsinin sxemi 11.1 şəklində göstərilmişdir. Bote təcrübəsində tez işləyən iki dənə S 1 və ğacından istifadə edilir ki, bu sayğaclar hər bir rentgen kvantının keçməsini kifayət qədər tez bir zaman müddətində qeydə alır. Heyger sayğacının iş prinsipi zərbə ilə ionlaşma hadisəsinə əsaslanmışdır. Heyger sayğacı içərisi bir neçə
doldurulmuş kiçik A silindrik kondensatordan ibarətdir (şəkil 11.2). Bu kondensatorun daxili köynəyi silindrin oxu boyunca yerləşən nazik metal məftildən və ya si bərkidilmiş metallik şiş ucdan ibarətdir. Bu kondensatorun daxili və xarici köynəkləri B batareyası və çox böyük R müqaviməti ilə birləşdirilmişdir. R müqavimətinin aşağı ucu yerlə birləşdirilir və kondensatorun köynəkləri arasında ~1000 V gərginlik yaradılır. Bunun nəticəsində nazik məftilin və ya şiş ucun ətrafında güclü və kəskin qeyri-bircins elektrik sahəsi yaranır. Sayğaca daxil olan hər hansı bir zərrəcik (o cümlədən foton) qaz molekullarını ionlaşdırır. Yaranan elektronlar və ionlar qeyri-bircins elektrik sahəsində sürətlənərək qaz molekulları ilə toqquşur və onları ionlaşdırır. Yeni yaranan elektronlar və ionlar da sürətlənir və s. Beləliklə, elektron-ion seli yaranır və sayğacdan böyük şiddətə malik elektrik cərəyanı impulsu keçir. Bunun nəticəsində tətbiq olunan gərginlik yenidən paylanır. Belə ki, gərginliyin əsas hissəsi R müqavimətinə düşür və kondensatordakı gərginlik, demək olar ki, sıfra qədər azalır. Sayğacda cərəyan kəsilir, kondensatorda gərginlik artır və sayğac yenidən işçi halına qayıdır. Sayğacdan keçən elektrik cərəyanı impulsunu sayğacın daxili köynəyinə birləşdirilmiş həssas E elektrometri vasitəsilə müşahidə etmək olar. Əgər qaz boşalmasının alışma vaxtı iki zərrəciyin ardıcıl olaraq sayğaca düşmə anları arasındakı zaman müddətindən kiçik olarsa, cərəyan impulsuna görə qazın ilk ionlaşmasını yaradan hər bir zərrəciyi ayrıca qeyd etmək (saymaq) olar. Müasir sayğaclar belə qeydiyyatı apara bilən avtomat qurğularla təchiz olunmuşlar. Heyger sayğacı atom və nüvə fizikasında, kosmik şüaların,
Download 18.1 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|