E. rasulov, U. Begimqulov
bizning priyomnigimizning chastotalar polasasidan
Download 11.27 Mb. Pdf ko'rish
|
|
bizning priyomnigimizning chastotalar polasasidan 10 min. marta kat tadir. Obykt atrofidan kelayotgan signallarning issiqliK shovqinidan tashqari O 'Y U C h asboblarni ishiashiga halal beruvchi boshqa shov qinlar ham bordir. Bu shovqinlardan biri priyomnikning o ‘zini hosil qilgan shovqinidir. bu shovqinni odatda «instrum ental shovqin» deb ham atashadi. Shu sababdan yuqori chastotalar radiotexnikasining bosh masalalaridan yana bittasi bu shovqinni ham kamaytiradigan O'YuC h - priyomniklarni yaratishdir. Yuksak chastotaii mazerlarni yaratilishi bu masalani hal qildi. Ideal chiziqli kuchaytirgichning shovqin temperaturasi 4170 M gs chastotada ishlovchi mazer uchun r , = ^ , 0 , 2 2 8 if. " k l n l 1 , 3 8 - 1 0 ' " ' 0 , 6 9 3 real ishlovchi mazerning shovqin temperaturasi 3,5 K ga teng b o iib , u ideal chiziqli Kuchaytirgichning temperaturasi (0,228iC) dan 12 marta katta. Bu eng kichik issiqliK shovqinidir. M azer shovqinnining tem peraturasi en g yaxshi hisoblangan yugurma t o iq in lampalarida qilingan chiziqli kuchaytirgichlar shovqini temperaturasi (600 K ) dan ancha kichkinadir. 2.10. Kvant shovqini Lazer texnikasining taraqqiy qilishi va mukammallashishi tufayli optikaviy oichashiarning aniqligi va sezgirligi misli Ko'rilmagan dara jada oshdi. H ozirgi paytda nihoyatda barqaror ishlovchi y o ru g iiK manbalari mayjud. Ularnig aniqligini 30 min. Yilda faqat 1 sekundga yangilishadigan soatga qiyoslash mumkin. Interferension metodlar yordamida proton oicham idan uncha katta b o im a g a n mexanikaviy Ko'chishlarni oich ash mumkin. Lazer nurining yutilishi asosida mu hitda b o ig a n bir qancha molekulalar sonini ham oich ash mumkin. Bunday oichashiarning aniqliK chegarasiga faqat y o ru g iiK manbayin- ing shovqini, y a ’ ni o'rtacha biror qiymatga nisbatan уош д'И к to'lqinining intensivligi fazasi va chastotasining tasodifiy fluktuatsiya- lari chek qo'yish i mumKin. Ana shunday fluktuatsiyalar o'ichashlarini qayta takrorlash jarayonida topilgan qiymatlar orasida tafovutlar vujudga keltirishi kuzatilgan. K o 'p hollarda bunday shovqinni paydo bo'lishiga asbobning o'zi, ya ni y o ru g iiK manbayining nomukammalligi (undagi mexanik vibrat- siyalar, issiqliK tebranishi va h.k.) sababchidir. Shunga o'xshash b o 'l- 45 K V A N T F I Z I K A S I gan sabablarni mustasno etish natijasida oich ash aniqhgi sohasida Ko‘zga Ko'rilmagan yutuqlarga erishildi. Biroq «a sb o b » sabab b o ig a n shovqinni y o ‘qotilishi bilan yana boshqa Kvant hodisalarni prinsipial ehtimolliK xaraKteri paydo qiladigan yangi to‘siq paydo b o id i. Sezgir- likning bu chegarasi Kvant shovqini deyilib, uning sababchisi fizikaviy qonunlam ing o'zidir. Qizihi shundaKi, tadqiqotchilar Kvant shovqinni juda chuqur o ‘rganib, uni chetlab o ü s h yoilarin i topdilar. Masalan, gravitatsion toiqinlarni oich ash masalasini yechishda bu juda Katta ahamiyatga ega. Galaktikada o i a yangi yulduz portlashi natijasida hosil b o ig a n gravitatsion toiq in lar yer tevaragida ham nihoyatda ki chik Ko'chishlar yuzaga keltiradi. Dastlab bir-biridan 1000 m narida turgan ík k í nuqta orasidagi masofa taxminan 10 '^ m ga o'zgaradi. bunday juda KÍchiK o'zgarishni oich ash uchun barcha shovqinlarni - mexaniK vibratsiya, seysmik, issiqliK va Kvant shovqinni yo'qotish k e rak bo'ladi. 1985-yilda am erika ta dqiqotch ilari Kvant sh ovqin n i kam aytirish y o 'h n i topdilar. Buning uchun ular turh to 'lq in uzunlikka, turh y o 'n a lishga va bir qancha intensivlikka eg a b o 'lg a n lazer nurlari bilan no c h iziq li o p tik a viy muhitlarni o 'za ro ta’ siri asosidagi K o 'p to 'lq in li pa- ram etrik Ko'chish m etodidan foydalandilar. Slasher rah barligidagi gu - ruh (bell laboratoriyasining firmasi) birinchi b o 'lib a k tiv muhit sifatida natriy atom lari dastasidan foydalan ib Kvant sh ovqin n in i kam aytirish y o 'lin i topdi. Livenson rah barligidagi guruh (ib M firm asi) 114 M li o p tik tolan in g n och iziq li xossalari aso-sida sh ovqin n i kam a 3 nirishga er- ishdilar. Ostin u niversitetin ing K im bl b o sh ch ilig id a gi guruh esa 1986- yild a n och iziq li kristalldan foydalan ib Kvant sh ovqin n in i 50 %ga ka- m aytirishga m u vaffaq b o 'ld ila r. H o zirg i paytda «fo to n la r -e g iz a k la r» gen era tori yord am ida Kvant shovqinnini kam aytirish choralari izlan- m oqda. SAVOLLAR 1. IssiqliK nurlanishi nima va uning m uam m osini ayting. 2. A bsolu t qora jism deb nim aga aytiladi? M is o lla r Keltiring. 3. Eskperimentator qanday qilib absolut qora jism ta 3 ^or-la yd i? 4. Nur chiqarish qobiliyati va nur yutish deb nimagja aytiladi? 5. Muvozanatli nurlanish deganda nimani tushunasiz? 6. Kirxgofning universal funksiyasi qanday funksiya? 7. K irxgof masalasini tushuntiring. 8. Nurlanishning to'la zichligi bilan nurlanishning spektrial tar kibi haqida so'zlang. 9. Stefan-boltsman qanday qonun topdi? 10. Stefan-boltsman formulasi absolut qora bo'lm agan jismlar uchun o'rinlimi? ' ' i ir' ' i'i'i ' I !"I1I IM r A K V A N T F I Z I K A S I 11. V in q a n d a y masalani yechishga q o i urdi? 12. Shinning struKturaviy formulasini yozing va tushuntiring. 13. V in n in g siljish qonunini y o z in g va tushuntiring. 14. Shinnig form ulasi (funksiyasi) y o z in g va tushuntiring. 15. Shinnig taqsim ot funksiyasi esKperim ental nurlanish e n e rg iy a sining speKtrial z ich ligin i tavsiflaydim i? 16. R eley-Jins qanday mulohazalar asosida issiqhK nurlanishi en er giyasi speKtrial z ic h lig i form ulasini berdi? 17. Ultrabinafsha haloKati nima? 18. IssiqhK tebranishi m oddasi (turi) dega n d a nim ani tushunasiz? 19. PlanKning Kvant g'o y a s in i asosiy m ohiyati nima? 20. PlanK form ulasini y o z in g va tushuntiring. 21. N im a uchun PlanK form ulasi issiqliK nurlanishining universal form ulasi deyila d i? 22. PlanK form ulasi dan V in formulasini Keltirib chiqarish mumKin- mi? Q a n d a y qilib ? 23. PlanK form ulasidan Stefan-boltsm an form ulasini Keltirib c h iq a rish mumKinmi? Q a n d a y qilib? 24. PlanK form ulasidan R eley-Jin s form ulasini Keltirib chiqarish mumKinmi? Q a n d a y qilib? 25. PlanK form ulasidan Stefan-boltsm an d o im iysi a ni topish mumKinmi? Q a n d a y qilib? 26. PlanK doim iysidan V in siljishini Keltirib chiqaring. 27. PlanK form ulasidan PlanK d o im iysi q a n d a y topiladi? 28. PlanK formulasidan boltsman doim iysini topish mumKinmi? Q a n day qilib? 29. PlanK form ulasidan A va ga d ro sonini topish mumKinmi? Q a n day qilib? 30. PlanK form ulasidan eleKtron zaryadini hisoblash mumKinmi? PlanK buni q a n d a y bajargan? ' 31. S h ovqin va issiqhK sh ovqin i (Jonson shovqin n i) tariflang. 32. N im a uchun PlanK form ulasini Jonson sh ovqinni form ulasi deb ham qarash mumKin? 33. Jonson shovqinni radioastronomiya, radioaloqa va o'ta sezgir asboblar yaratilishi haqidagi fiKringizni ayting. 34. IssiqhK nurlanishi uchun o'rtach a en ergiya n i topish form u la sini yozin g. 35. Jonson sh ovqin n i q u w a t i q a n d a y ifodalanadi? 36. Jonson shovqinni quw atini KlassiK va Kvant form ulalari orasidagi farqi qanday? 37. IssiqliK sh ovqin in i q u w a tig a d o ir astrofiziKadan q u yo sh ga o id m isollar Keltiring. 38. lissiqliK shovqini Kvant chegaram i? 39. U V C H larda Jonson shovqinnining o'rnini so'zlang? 40. Garold Friis qanday asbob yaratdi? _________ 47 TTi .. ' iM 'i'iymyii JUL. K V A N T F I Z I K A S I 41. Kosmik shovqinlami Kim ochgan? 42. Karl Yan qanday fanga asos soldi? 43. Relikt nurlanishni issiqliK sh ovqini desa b o ia d im i? 44. Penzias va V ilso n q a n day ishlari uchun N o b e l m u K ofotiga sa z o v o r b o id ila r? 45. Priyom niKning o 'z in i shovqini degan da nim ani tushunasiz? 46. Ideal chiziqli Kuchaytirgich q a n d a y asbob? 47. Shovqin temperaturasi qanday formula bilan ifodalanadi? 48. IssiqliK sh ovqin in i Kamaytirishda M a zern in g roli haqida g a - piring? 49. N im a uchun o p tik nurlanish d ia p o zon id a gi sh ovqin lar radio d ia p o zon id a gi sh ovqin larn ing o'rtacha en ergiyasidan kam b o 'la d i? buni PlanK form ulasidan tushuntirish mumKinmi? 50. V in ga, R e le y g a va PlanKKa q a n day ishlari uchun N o b e l m u- K ofoti b erild i va qaysi yillarda? 51. Kvant shovqini va uni Kamaytirish yo'llari haqida so'zlang? 52. N im a uchun Kvant tushunchani y a n g i tushuncha deym iz? 53. PlanK d oim iysin i fiziKa fanida tutgan o 'rn i qanday? 54. N im a uchun PlanK g 'o y a s i Kvant fiziKani yaratilish iga asos b o 'ld i? 55. IssiqhK nurlanishi mavzusi h aq id a g i fik rin g iz va o iga n taas- surotlaringiz? MASALALAR 2.1. Jism ning issiqliK nurlanishi deb n im aga aytiladi? IssiqliK nurlanishi lum inetsensiya nurlanishidan nimasi bilan farq qiladi? 2.2. Jismning energetik yorituvchanligi R ga, nurlanish (chiqarish) qobiliyati rv(T) ga va yutish qobiliyati av(T) ga ta’ rif bering va ularning birliklarini Si da yozing. 2.3. Jismning nurlanish qobiliyati rv=roexp(-av) qonun bilan tavsif- lanadi, bunda va a - doim iy sonlar. Jismning energetik yorituv- chanligini toping. 2.4. Agar jismning yutish qobiliyati ma'lum bo'lsa, u holda uning chiqarish qobiliyati nimaga teng? 2.5. A g a r jism o 'z nurlanishi bilan issiqliK m uvozanatida bo'lsa, chiqarish va yutish q o b iliya ti nim aga . teng? a) id ea l qaytaru vch i sirt uchun; ’ b) absolut qora jism uchun. 2.6. 2.4-rasmda K irxgof funk siyasi tasvirlangan. Grafikda yuzalari _ teng bo'lgan ikkita uchastka ajra- v, vj tilgan. V, va Vj chastotalarda absolut 2.4-pacM. qora jism uchun: a) /«(T) - chiqarish qobiliyati; b) àr^(T] energetik yorituvchanlik bir xilmi? m T ) K V A N T F I Z I K A S I ............ .. 1 J .:,,j . 2.7. Jism uchastkasi sirtining AS yxizasidan A i vaqt ichida 2n fa zoviy burchakda A y£ energiya nurlanadi. EnergetiK yorituvchanhK i ni toping. 2.8. Yopiq kovakda speKtrial hajm zichligi u(v,T) b o ig a n nurlanish mavjud. KovaK devorining yutish qobiliyati Ovr b o isa , chiqarish qobiliyati /vr ni va KovaK devorining energetíK yorituvchanligi i ni hisoblang. / \ 2.9. f ( v , T ) = v^F — Vin funksiyasidan foydalanib: a) f{v,T} mak- simumiga to ‘g ‘ri kelgan chastotani; b) maksimumiga to'hri kelgan egrilik balandligini T ga proporsional ekanligini; v) absolut qora jism uchun energetiK yorituvchanhK r ni 7^ ga proporsional ekanligini Ko'rsating. 2.10. «BuyuK portlash»dan so'n g koinot kengaya boshladi va o q i batda vujudga kelgan elektromagnit nurlanish soviy boshladi. H ozirgi paytda relikt nurlanish nomi bilan mashhur bo'lgan bu issiqliK nurla- | g nishining maKsimumiga to'hri kelgan to'lq in uzunliK 1,0710'^ m. relikt nurlanishning temperaturasini toping. 2.11. Penzias va Vilson koinotning muvozanatli relikt nurlanishi temperaturasi T = 3 K ekanhgini aniqladilar {shu ishlari uchun N obel muKofotiga sazovor bo'lishgan). Relikt nurlanishning to'lqin uzunligini va bosimini toping. 2.12. 1989-yilda Amerikada cObE (SOsmic background Explorer - KosmiK fan tadqiqotchisi) deb atalgan s u n iy yo'ldosh uchirildi. Bu yo'ldoshga o'rnatilgan apparatura yordamida relikt nurlanishi zich hgini chastota bo'yicha taqsimlanish o'lchandi. O 'lchangan spektr yordamida relikt nurlanishning temperaturasi T —2,735K eKanligi aniqlandi. Relikt nurlanishning temperaturasiga to 'g 'r i kelgan to'lqin uzunlikni, chastotani va energiyani hisoblang. Olingan patijalami izohlang. 2.13. Koinotning o'tmishi haqida relikt nurlanish muhim ma’ - lumot beradi. Koinot nurlanishning temperaturasi T=2,7 35 K va to'lq in uzunligi O.lOe iO'^ M bo'lsa, birlik hajmga nechta foton t o 'g 'r i keladi. 2.14. Koinotda moddaning o'rtacha zichligi 310~^ kg/m^ (asosan vodorod) Ism^ hajmda nechta proton bor va uni relikt fotonlar soni bilan taqqoslang. 2.15. ReliKt nurlanish energiyasini zichligini nazariy hisoblang. 2.16. Y opiq kovakda yotgan muvozanatli issiqliK nurlanish mum- Kin bo'lgan barcha chastotalarga ega bo'lgan turg'un to'lqinlar maj muasidan iborat, T temperaturani E „= n h v energiyaga ega bo'lgan moddaning rn ehtimolini toping, rn ni n ga b o g 'liq grafigini chizing (n -butun son). _____________ 49 K V A N T F I Z I K A S I 2.17. 2.16. masala natijasidan foydalanib v chastotaga ega b o ig a n turg'un to'lqinning o'rtacha energiyasini toping. Javobni a —hv/{kT) - a parametr orqah ifodalang. 2.18. PlanK form ulasidan foydalan ib yu q o ri va past tem peraturalar kriteriyasini ta’ riflan g. Shu temperaturalar uchun ch eg a ra v iy ifodalarn i toping. 2.19. Y o p iq KovaK ich ida m uvozanatli T tem peraturada issiqliK nurlanishi mavjud. Chastotasi v ga ten g b o 'lg a n norm al m odda uchun foton larn in g o'rtach a konsentratsiyasini toping. 2.20. Chastotalar shkalasida berilgan nurlanish en erg iya si zich lig i Uv(T) ni to 'lq in uzunliklar shkalasida berilgan UilT) ga o'tKazing. ^ 3 ao) 2.21. IssiqliK nurlanishi uchun V in funKsiyasi u„i{T\= A O ) e ----- k T bunda a = 7,64-10'’ ^ K s. A g a r T~20 00 K bo'lsa, a) nurlanishning en g eh tim o lli chastotasi; b) e n g eh tim olli nurlanish t o 'lq in uzunligini; v) nurlanishning o'rtach a chastotasini; g ) nurlanishning o'rtach a t o 'l q in u zu n ligin i toping. 2.22. PlanK form ulasi esKperim ental egriliK bilan taqqoslanib, PlanK doim iysi h aniqlangan, h ga asoslanib PlanK Bolsm an doim iysini q a n d a y hisoblagan? 2.23. PlanK o 'z in in g funKsiyasidan foydalanib, A v a g a d ro sonini q a n d a y hisoblagan? 2.24. PlanK o 'z form ulasidan foydalanib, eleK tron n in g zaryadini hisobladi. PlanK top ga n eleK tron zaryadi q iym atin i T om son top gan eleK tronning zaryad qiym ati va h ozirgi zam on eleK tron zaryadin in g q iym ati bilan taqqoslang. 2.25. Q u yosh sirtining temperaturasi 6000 K N urlanish zich ligin in g maKsimumiga t o 'g 'r i Kelgan yashil nurning to 'lq in uzunligi A,„¡„ = 5 1 0 '’ m, PlanK form ulasidan foydalanib, h ni hisoblang. 2.26. PlanK formulasi, foydalanib, Stefan-B oltsm an d oim iysin i t o p in g va uni hisoblang. 2.27. PlanK form ulasi qanaqa taqsim ot funKsiyasiga asoslangan va bu taqsim ot funKsiyasi Ko'rinishini chizing. 2.28. 20 M gts polasadan o 'ta yuKsaK chastotaii (O 'Y u C h ) signal qabul qilish i KeraK. Ü zatKichning (peredatchiK) va u ning a trofidagi temperaturasi 20°C (293/f). A g a r issiqliK shovqinining K o 'w a ti 810"'^ Vt b o'lsa, sign aln in g chastotasini toping. 2.29. 2.28. masala shartidan foydalan ib R eley-Jin s form ulasidan issiqliK shovqin in i q iym atin i hisoblang. 2.30. O 'Y u C h -p riy o m n ig in in g antennasi Z e n itg a (qutb yu ld u zi t o m on) y o 'n a ltirilg a n va K elayotgan signal sh ovqin i 2,73-10 ‘ ® Vt eKanligi aniqlandi. K o in o tn in g shu nuqtasining (Zen it) tem peraturasi necha Kelvinga teng? K V A N T F I Z I K A S I 2 31. 0 ‘YuCh-priyom nigining antennasi butazorga yo'naltirilgan va Kelayotgan signal shovqining q u w a ti 810 eKanligi aniqlandi. Butazoming temperaturasini hisoblang. 2.32. Ouyoshdan Kelayotgan issiqhK shovqinining quw ati l,610 '-Vi va temperaturasi 6000 K O'YuCh-priyom nikining polasasi kengligi qanday bo'lgan? 2.33. IssiqliK shovqinining o'rtacha energiyasi va q u w a ti radio- chastotalar diapazondami yoKi optiK diapazondami, ya’ni qaysi birida Kam bo'ladi? 2.34. M azer va O'YuCh-priyom niK orasida qanday fiziK mavjud? Oaysi birida Jonson shovqini KichiK bo'ladi va nima uchun? 2.35. M azem ing shovqin temperaturasi 3,5 K ga teng. Chastotalar polasasi 25 M gts bo'lsa, mazer shovqinning q u w a ti va o'rtacha ener giyasini toping. 2.36. Jonson shovqinini lazer va mazer uchun taqqoslang. 2.37. IssiqliK fotopriyonmigi bo'sh kovakli kameradan iborat bo'lib, uning ichki sirtining yuzasi S=2-10'^m^, tirqishining yuzasi esa 10 ® (2.5-rasm). Kameraning ichki qismi yorug'ÜKni juda kichkina qismini yutadi (yutish Koeffitsiyenti a = 0,01), qolgan qismi esa sochiladi. Bu sharoitda kamera ichida yorug'hK nurlanishi barcha yo'nalishlar b o 'y i cha tekis taqsimlanadi. Kameraning tirqishiga tushayotgan yorug'liK oqimining qancha qismi qayta shu tirqishdan chiqib ketadi. P 2.5-rasm. 2.6-rasm. 2.38. Ichki yuzasi 5 = 5 1 0 “' (2.6-rasm) bo'lgan Kovakning tirqishiga yorug'liK oqim i tushyapti. KovaKning ichki devorida Nurlan ishning oz m iqdori yutiladi. O olgan qismi esa sochiladi va kovakda muvozanatli nurlanish hosil bo'ladi. Ikkinchi tirqishdan (tirqish kesim- larining yuzi 5 i= S i = S = 2 mni^) tushayotgan yorug'liK oqim ining n = l/5 qismi chiqib ketadi. KovaK devorining yutish koeffitsiyentini toping. 51 l i e M i l e i e ■ jfi K V A N T F I Z I K A S I III BO B M a v z m Y O R U G 'L I K N I N G K V A N T N A Z A R IY A S I. E Y N S H T E Y N N I N G S A Q L A N IS H Q O N U N L A R I 3.1. Y orag‘lÍK tabiati. Eynshteynning fotonlar nazariyasi. 3.2. Y o ru giik kvanti ucbun saqlanish qonunlari. 3.3. Fotonlar. EleKtron-pozitron juftligi. 3.4. EleKtron-pozitron juftligining tug‘ilishi. 3.5. Fotonlarning yutilishi. 3.6. Juftlikning annigllatsiyasi (yo‘qolishi). 3.7. Rentgen nuri va uning Kvant tabiati. ADABIYOTLAR 1. А.Н.М атвеев. Атомная физика. «Высшая ш кола», М., 1989. 2. Д.И.Блохинцев. Основы квантовой механики. «Высшая ш ко ла», М., 1961. 3. Г.Бете. Квантовая механика. М., 1965.4. А.А. Соколов, И.М .Тернов. Квантовая механика. М., 1962. 4. Э.В.Шпольский. Атомная физика. Том 1, М., 1963. 5. W.C.Rntgen, Вег line eine neue Art von Strahln-med.Phys. Ges, Wurzburg. 1895, S. 137, 1986, 511 (оригинал). Annotatsiya (masalaning qo‘yilishi): Absolut qora jismning nur- lanish jarayonini Kvant nazariyasining yaratilishi va uni tajribada to ia tasdiqlanishi KlassiK fiziKaning xulosalari noto‘g ‘ri va shubhali екап- ligini ko'rsatdi. Uzluksiz o'zgaruvchi fiziKaviy kattaliklar o'rniga uz- lukli, diskret o'zgaruvchi kattaliklar kiritilishi fiziKa fanida Katta buri lish yasadi. Bu esa o 'z navbatida, eleKtrodinam lKaning po y d ev o ri bo'lgan uzluksizlik prinsipiga zid kelmagan yorug'ÜKning to'lq in na zariyasini ham Katta shubha ostiga oldi. Haqiqatan tabiiy savol tug'iladi, agarda nurlanish energiyasi uz- luklilik prinsipiga amal qilsa, nima uchun yom g'liK n ing o 'zi bu prin- sipga amal qilmasligi кегак. Nurlanish energiyasi zichligini chastota b o 'y ic h a taqsim otini c h u qur tahlil qilgan Eynshteyn yorug'ÜKni ham zarralardan tashkil top- ganligi, ular h v energiyaga ega b o 'lg a n va yorug'ÜK tezligida haraKat 52 |
