E. rasulov, U. Begimqulov
uning tahlili javob beradi
Download 11.27 Mb. Pdf ko'rish
|
uning tahlili javob beradi. PlanK va Eynshteynning Kvant gipotezalari Katta energiya sohalar dagi nurlanishlar uchun ham o'rinli eKanhgi, energiyani Kvantlanishi, impulsni Kvantlanishi, nurlanishning zarralari fotonlar eKanligi va Kvant nazariyani Keng energiya sohasi uchun ham o'rinli eKanligini ko'rsatadi. Bu diapazonda ham PlanK doimiyligini formulalarda ishti- roK etishi, uni universal doimiyliK deb atashga haqli eKanligimizga asos bo'ladi. Bu bobda biz yorug'ÜKning Kombinatsion sochilishi, y a ’ni y o ru g '- liKning moleKulalarda sochihshi mavzusini Kiritishni ma’qul topdiK. ChunKi yorug'ÜKning Kombinatsion sochilishi va Kompton effeKti Kabi noKogerent sochilish fiziKasiga bo'ysunadi va iKKinchidan bu mavzu ning bu bobda o'tish orqali biz eleKtromagnit nurlanishni nafaqat atomda, shu bilan birga moleKulada sochilishida ham Kvantlanishini namoyon bo'lishini ko'rsatamiz. Natijada talaba eleKtromagnit nur lanishi haqiqatan ham Kvant tabiatga ega eKanligiga to'la ishonadi, deb umid qilamiz. M avzu qahram oni: Artur Kolü Kompton (1892-1962), AQ SH da Ogayo shtatining Vuster shahrida tug'ilgan. ChiKago, Prinston, V el- lengton universitetlarida ishlagan. 1923-yilda foton impulsga ega deb rentgen nurlarini moddada sochilishini to 'g 'r i tushuntirib bergan. Kompton effeKti Kashf etilgani uchun Vilson bilan birgaÜKda 1927- yilda N obel muKofotiga sazovor bo'lgan. K V A N T F I Z I K A S I V B O B M a vzu : Y O R U G ‘LIK K V A N T I - F O T O N N IN G M O D D A L A R D A SO CH ILISH I. K O M P T O N EFFEKTI. R A M A N EFFEKTI Reja: 5.1. Y o ru g iiK n in g Kogerent va noKogerent sochilishi. 5.2. Kompton effeKti haqida. 5.3. Kompton tajribasi va natijalari. 5.4. Siljim agan va siljlgan Komponentalarni payd o b o iis h sa - bablari. 5.5. Kompton tajribasining KlassiK nazariyasi. 5.6. Kompton tajribasining Kvant nazariyasi. Kompton formulasi. 5.7. TepKi eleKtronlai. 5.8. Bote va Vilson tajribasi. Bote va Geyger tajribasi. 5.9. Nurlanishni moddadan o‘tishi. 5.10. Y o ru g iiK n in g Kombinatsion sochilishi. 5.11. Y o ru g iiK n in g Kombinatsion sochilishining KlassiK n aza- riyasi. 5.12. Y o ru g iiK n in g Kombinatsion sochilishining Kvant n aza- riyasi. ADABIYOTLAR 1. А.Н.М атвеев «Атом ная физика», М., Высшая школа. 1989 г. 2. Д.И.Блохинцев «О сновы квантовой м еханики», М., Высшая школа, 1961 г. 3. Г.Бете «Квантовая механика», М., 1965 г. 4. А.А. Соколов, Ю .Лоскутов. И.М .Тернов «Квантовая меха ника», М., 1962 г. 5. Э.В.Ш польский «Атом ная физика», Том 1, М., 1963 г. 6. A.H.Compton. Phys. Rev. 1923. №22, p. 405 (original ish). Masalaning qo‘yiUshi. 0 ‘tgan boblarda nurlanish va yutilish jara y o n larid a y o ru g iiK n i Kvant tabiatga eg a eKanligini ko'rdiK . Bu b o b d a yorug ÜK, umuman eleKtromagnit nurlanish sochilish ja r a y o n la r id a ham o'zining disKretliK xossasini namoyon qilishini Kom pton effeKti va yoru giiK n in g Kombinatsion sochilishi Kabi esKperimentlarni tahlil qil" ish orqali ko'rsatamiz. Bu bilan eleKtromagnit shKalaning barcha soha- » « 1 8 * iíi I b í SI’ K V A N T F I Z I K A S I siga to‘g ‘ri Keluvchi eleKtromagnit toiqinlarning nurlanish, yutilish va sochilish jarayonlarida Kvant xaraKterga ega eKanlígi va bu jarayon- larning hammasida PlanK doimiysi 6,6210"^ J s ga teng b o iib , o ‘zgar- mas qolishi, uni universal doimiyliK eKanligidan dalolat berishini k o ‘r- satamiz. Katta energiyaga ega b o ig a n eleKtromagnit nurlanishlari (rentgen nurlari) Kvant nazariyaga bo'ysunadimi? E = h v munosabat bajarila- dimi, /i-doimiylÍK o'rinlimi va energiya va impulsning saqlanish qonunlari qanday rol o'ynaydi degan savollarga Kompton effeKti va uning tahlili javob beradi, PlanK va Eynshteynning Kvant gipotezalari Katta energiya sohalar dagi nurlanishlar uchun ham o'rinh eKanligi, energiyani Kvantlanishi, impulsni Kvantlanishi, nurlanishning zarralari fotonlar eK anligi va Kvant nazariyani Keng energiya sohasi uchun ham o'rinli eKanligini ko'rsatadi. Bu diapazonda ham PlanK doimiyligini formulalarda ishti- roK etishi, uni universal doimiyliK deb atashga haqli eKanligimizga asos bo'ladi. Bu bobda biz yorug'ÜKning Kombinatsion sochilishi, ya’ni y o ru g'- liKning m oleK ulalarda sochilishi mavzusini Kiritishni m a’qul topdíK. ChunKi yorug'liKning Kombinatsion sochilishi va Kompton effeKti Kabi noKogerent sochilish fiziKasiga bo'ysunadi va iKKinchidan bu mavzu ning bu bobda o'tish orqali biz eleKtromagnit nurlanishni nafaqat atomda, shu bilan birga moleKulada sochilishida ham Kvantlanishini namoyon bo'lishini ko'isatamiz. Natijada talaba eleKtromagnit nur lanishi haqiqatan ham Kvant tabiatga ega eKanligiga to'la ishonadi, deb umid qilamiz. M a vzu qahram oni: Artur Kolh Kompton (1892-1962), AQ SH da Ogayo shtatining Vuster shahrida tug'ilgan. ChiKago, Prinston, V e l- lengton universitetlarida ishlagan, 1923-yilda foton impulsga ega deb rentgen nurlarini moddada sochilishini t o 'g 'r i tushuntirib bergan. Kompton effeKti Kashf etilgani uchun Vilson bilan birgaÜKda 1927- yilda N obel muKofotiga sazovor bo'lgan. K V A N T F I Z I K A S I b o b - Y O R U G ‘LIK K V A N T I - F O T O N N IN G M O D D A L A R D A SOCH ILISHI. K O M P T O N EFFEKTI. R A M A N EFFEKTI 5.1. Yorug'liK ning Kogerent va noKogerent sochilishi 0 ‘tgan b o b lard a biz y o r u g ‘ 11 кп 1 nurlanish (absolyu t q ora jism n u r- lanishi m isolida) va yutilish jarayon larida (fotoeffeKt, eleK tron-pozitron juftligining tu g ‘ilishi) Kvant xususiyatga e g a eK anligini k o ‘rsatdÍK. Bu bobda y o ru g ilK n i um um an eleKtrom agnlt nurlanishni sochilish ja ra y o n la rid a ham Kvant xu su siyatga ega b o'lish in i foton larn in g е1ек- tronda sochilishi (Kompton effeKti) va y o r u g ‘lixni molexulalarda so ch ilish i (Raman effeKti yoKi y o ru g iiK n in g Kombinatsion sochilishi) Kabi eSKperimentlar natijasini tahUl etish orqali namoyish qilam iz. Tarqalayotgan yorugÜ K toiqin in in g eleKtr m aydoni modda atom lari va moleKulalari tarKibiga Kiravchi eleKtronlarni qo'zhatib, uyoq- buyoqqa silKitib, haraKatga Keltiradi. Tebranayotgan eleKtronlar o ‘z navbatida hamma tomonga nur tarqatuvchi iKKilamchi sferiK to iq in - larning manbalari b o iib qoladi va natijada y o m g 'liK n in g Kombinatsion sochilishi degan hodisa yuz beradi. LeKin, bir Jinsli va shaffof (tiniq) muhitlardi yassi to iq in tevaraK -atrofga sochilmasdan to ‘g ‘ri chiziq b o ‘ylab tarqaladi. iKKilamchi barcha to iq in la r yihindisini t o 'g i i chiziq b o ‘ylab bunday tarqalishiga sabab ularning Kogeient eKanligi bilan b o g iiid ir . iKKilamchi barcha toiqin lam in g natijaviy t o iq in i bitta to 'g 'ri chiziq bo'ylab tarqaluvchi to'lqin hosil qihshlari uchun, ík kí- lamchi barcha manba elementlarini hajmi bir xil va ularning har biridagi atom-nurlatKichlarni soni ham bir xil bo'lishi кегак. Bunday shartni bajarilishi uchun muhitni ideal bir jinsli va tiniq bo'lishi talab qilinadi. MaKrosKopiK nuqtai nazardan yorug'ÜKni sochüishini ro 'y berishiga sabab muhitni nojins eKanligidir. Muhitni bir jinsligi ozgina buzilgan bo'lsa, u holda sochilgan nurlanishning ulishi ham tushayot gan nurlanishga nisbatan ancha к а т bo'ladi. Yuqori sifatga ega bo'lgan shisha yoKi iflosÜKlardan yaxshi tozalangan suvga tushayotgan parallel nurlarga yon tomonga o'tib qaraganimizda ularni ko'rmaymiz, chunKi yorug'ÜK deyarli yon tomonga sochilmaydi. Shunday qilib, sochilish muhitning bir jinsli bo'lm agan sohasida r o 'y beradi, agar sohaning o'lcham i tushayotgan yorug'ÜK to'lqinining to'lq in uzunU- giga yaqin bo'lsa, sochilish yanada Kuchayadi. Tajribalardan yaxshi maiumKi, hattoKi har xil aralashmalardan juda ham yaxshi tozalangan qattiq, suyuq va gaz jismlarda ham yorugiiKning sochilishi yuz beradi. Albatta, sof jismlardagi yoru g'- K V A N T F I Z I K A S I liKning sochilishi Kuchsiz, leKÍn shunga qaram ay u príntsipial juda ham muhim ahamiyatga ega b o ig a n hodisadir. N im a uchun ideal sof deb hisoblangan moddalarda ham yoru giiK sochilishi yuz beradi va uiarda qanday qilib optiKaviy nojinsÜKlar hosil b o ia d i? Ideal sof muhitning optiK nojinsligini fiziKaviy sabablarini 1908- yilda M. 0. SmoIuxovsKíy koisatgan. Muhit moleKulalarining tartibsiz issiqÜK haraKati tufayli unda zichlÍK iluxtuatsiyalari vujudga Keladi va oqibatda sindirish Koeffitsienti fluKtuatsiyasi ham sodir b o ia d i. ZichliK fluKtuatsiyasida yorugÜ K ning sochilishi m olexulyar yoKi reley sochi lishi deyiladi. M uhitning qisilishi yuqori b o ig a n holatlarda zichÜK fluKtuatsiyasi, ayniqsa, shunda Kuchli b o ia d i. Bunday KritiK nuqtalarda yorugÜK ning sochilishi ham intensiv b o ia d i. Masalan. efir bilan t o i - dirilgan shisha ampulasi KritiK holatga etganda eKranda mutlaqo qora d o g ‘ hosil b o ia d i. YorugiiKni moleKulalarda sochilishi nazariyasini 1910-yilda A.Eyn- shteyn bergan. Biz bu nazariya ustida bu erda to'xtalmaymiz. R eley sochilishining xaraKterli xususiyati shundaKi, bunda sochil gan nurning chastotasi muhitga tushayotgan nurlanishning chasto tasiga teng b o ia d i. Sochilishning bunday turini birinchi b o iib reley aniqlagani uchun uni reley sochilishi deyiladi va bu sochilish Kogerent tarzda yuz beradi. Shu sababli ham reley sochilishi - yorng'ÜK iiing Kogerent sochilishídiT. Biroq ko'p atomli moleKulalardan tashKil topgan muhitda yorug'liK sochilishi yuz bersa, u holda sochilgan nurlanish speKtrida qo'shim cha chiziqlar-yo'ldoshlar (satelitlar) paydo b o iis h i esKperimentlarda Kuzatilgan. Reley siljishini speKtr chizihi bilan bir qatorda unga nisbatan siljigan va xira chiziqlar paydo b o ia d i. Ushbu hodisa Kombinatsion yoKÍ siljigan sochilish deb ataladi. Ayrim adabi- yotlarda Kombinatsion sochilishi Raman effeKti deb ham yuritiladi. Kombinatsion sochilishda moleKulalarning boshlang'ich va oxirgi h o latlari bilan turU Kombinatsiyada bo'ladi va sochilish jarayoni noKo- gerent b o ia d i. Kogerent sochilishda tushayotgan nurlanish energiyaning yuti-hshi va íKKilamchi nurlanishning paydo bo'lishi orasida yorug'liK fazasini o'zgartiruvchi hech qanday jarayon bo'lmaydi. NoKogerent sochilishda esa, aKsincha, yutilishi va sochilishi orahg'ida faza o'zgarishi sodir boiadi. Shuning uchun ham yorug'ÜKning Kombinatsion sochilishi noKogerent sochilishdir. Kom pton effeKti, lyuminestsensiya va boshqa ko'plab hodisaiarda ham noKogerent sochilish jarayoni r o 'y beradi. Bu bobda Kompton effeKti va Raman effeKti, Keyingi boblardan birida esa lyum inetsensiya hodisasi bilan tanishamiz. Kompton effeKti va Raman effeKtidagi noKogerent sochilish jara- yonlarining mexanizmi, mohiyati va fiziKaviy sabablarini faqat Kvant fiziKa tassavuri doirasidagina turib tushuntirish mumKin. Bu hodi salarni Kvant tahlili yana bir bor eleKtromagnit nurlanishi sochilish 89 K V A N T F I Z I K A S I jarayonlarida ham disKret xaraKterda eKanligini Isbotlaydi. DemaK, yuqoridagi gaplardan biz eleKtromagnlt to'lqinlari nurlanish, yutilish va sochilish jarayonlarida Kvantlanish xususiyatiga ega degan tushun chaga Kelamiz. O uyida Kompton effeKti bilan tanishamiz. 5.2. Kompton effeKti haqida EleKtromagnit nurlanishni KorpusKulyar xususiyatga ega exanligini tasdiqlovchi hodisalardan yana biri Kompton tajribasidir. MazKur tajribada fotonlar bilan eleKtronlarning o'zaro to'qnashuvi Katta ener- giyalarda o'rganildi. Kom pton turh yo'nalishda sochilgan rentgen nur larini o'lchash bilan bir qatorda sochilgan nurning to'lq in uzunligini o'ichashga muvaffaq bo'ldi. EsKperim entning natijalari energiya v a im pu lsn in g saqlanishi q o nunlari fotonlar v a eleKtronlar uchun o 'rin li eKanligini to 'la tasdiqladi, chunKi b u tajribada foton im pulsi ham o 'lc h a n g a n edi. Shu bilan birga b u tajriba fotonning en ergiyasi va im pulsini chastotaga bo g 'liq Ü K form ulasini n aq ad ar t o 'g 'r i eKanllginl ham isbotladi. Kom pton form u - lasida h doimiyllKni paydo bo'lishi esa foton -eleK tron to'qn ash u vi Kvant xaraKterga e g a eK anligini ko'rsatdi. h ni eleKtrom agnlt speKtri shKalasini barcha sohalarida r o 'y b e rad iga n hodisalarida ishtiroK etishi u n in g universal doim iyliK eK anligidan x a b a r beradi. h ni IssiqliK nurlanishi jarayonida, fotoeffeKt va Kompton effeKtida p a y d o bo'lish i, albatta, o d d iy hol em as edi. b u m iK roolam dagi barch a jarayo n lar Kvant h odisalar eKanligini ko'rsatar va ularni tushuntirish uch u n Kvant nazariya yaratilishi кегак eKanllginl taqozo etadi. 5.3. Kompton tajribasi va natijalari 1922-23-yillarda Artur Kompton rentgen nurlarining bir qator moddalarda sochilishini Kuzatdi va o'rgandl. Kom pton turli yo'nalishda sochilgan Rentgen nurlarini o'rganish bilan bir qatorda ularning t o 'l qin uzunliKlarini ham o'ichadi. Komptonning energetlK qurilmasi 5.1-rasmda Keltirilgan. rentgen trubK asi-r ni Katodidan chiqqan eleKtronlar K atod va a n o d (an tiK atod ) orasiga qo'yilgan 50 k V potensial ayirma yordamida tezlashtirüadi. AntiKatod - A K ga Kelib tushgan eleKtronlar unda tormozlanadi (to 'x tab qoladi). KlassiK eleKtrom agnlt nazariyaga binoan eleKtronlarning tormozlanishi natijasida eleKtromagnit nurlanish hosil bo'ladi (bu narlanish 1895-yilda birinchi bo'lib Kondrad Rentgen tomonidan kuzatilgani uchun rentgen nuri deb ataladi). AntiKatod molibdendan qilingan bo'lib, undan chiqqan rentgen nurlarining to'lq in uzunligi 0,46A ga teng bo'lib, molibdenning Ka - chizihi deyiladi va uning energiyasi taxminan 20 k V dir. 5. í-rasM. KoMpton effeK tin in g KUzatish q urilm asi. r-trubK ani shisha q o b ig 'id a n o 'tg a n rentgen nurlari Kolhm ator (K) , diafragm a ( D) va filtr ( F) yordam ida tozalanadi va sochuvchi m o d d a - grafitga (nishon) yo'naltiriladi. K - Kollim ator bir xil to 'lq in uzunliKKa ega b o 'lg a n birlam chi rentgen nurlarni o 'z tirqishidan o'tKazadi, D - diafragm a esa KeraKsiz nurlarni nishonga o'tKazm aydi. F - filtrdan o 't gan nurlarni bir xil to 'lq in uzunhK ka e g a b o 'lg a n i u ch u n d eyarli monoxromatiK nurlar hisoblanadi. Grafitdan sochilgan nurlar speKtro- metrda qayd qilinadi. SpeKtrografni asosiy elementlari tajriba vaqtida tebranuvchi K r - Kristalldan va F P - fotoplastinKa dan iborat. SpeKtro- metr birlamchi nurga nisbatan 9 burchaK ostida joylashtirilgan. Trub- Kani siljitish yoKi burish orqali sochilish burchagini o'zgartirish mumKin. Grafitdan 0 burchaK ostida sochilgan rentgen nurlari speKtro- metrning K - plastinKasiga Kelib tushadi va uni tebratadi. K - plastin- Kadan qaytgan nurlar F P da qayd qilinadi. PlastinKadagi qorayish chiziqlarini o'rniga qarab cp - siljish burchagi aniqlanadi. Kristalldan rentgen nurlarining sochilishi B regg V u lf formulasi deyiladi, y a ’ ni 2dsin(p = nÁ, n = 1,2,3,... (5.1) bunda d - Kristall doimiysi, n - qaytgan nurlar maKsimumlarining tartibi, (p - siljish burchagi. Shunday qilib fotoplastinKadagi qorayish chiziqlarning o'rn iga qarab cp va (5.1) formula yordamida sochilgan nurning to'lqin uzunligi X hisoblanadi. 0 - burchaKni o'zgartirish bilan Kompton turli yo'nalishdagi grafitdan sochilgan rentgen nurlarini o Ichadi. Sochilgan rentgen nurlarning intensivligi ionizatsion Kamera yordamida aniqlanadi. MazKur esKperimentda turh 0 burchaKda o'lchangan sochilgan rentaen nurlarining 6 ga bog'liqüK grafigi 5.2-rasmda tasvirlangan. 91 K V A N T F I Z I K A S I 5.2-rasm. Sochilgan rentgen nurlarining spektri. 5.2. -rasmda grafitda sochilgan rentgen nurlarining speKtri burchaK bilan 0 burchaK orasida b o g ian ish mavjud) burchaK bo'yicha tasvirlangan. Abssissa o'q id a (p burchaKning qiymatlari Keltirilgan. Ordinata o ‘qi esa sochilish speKtrining intensivligini xaraKterlaydi. 5.2- rasmda tasvirlangan grafiKlardagi sochilish speKtrining intensivligi iKKita maKsimumdan iborat. Ordinata o'qiga yaqin b o 'lg a n nur speK- trining maKsimumi siljimagan Komponenta deyiladi, chunKi barcha sil jish burchaKlari uchun u bitta siljish burchagi, y a ’ni bitta to'lqin uzunÜKka ega. Odatda, bu Komponentaga birlamchi nurlanish speKtri ham deyiladi. O 'n g tomonda joylashgan maKsimumni sochilgan speK- trining siljigan Komponentasi deyiladi, chunKl u sochilish burchaKla- riga mos ravishda o'zgradi. Sochilgan rentgen nurlanishida sochilayotgan nurlanishning t o 'l qin uzunligidan farqli b o'lgan to'lqin uzunliKdagi nurlanishning hosil bo'lishi Kompton effeKti degan nomni oladi. 5.2-rasmdagi A g ra fix to'lq in uzunligi kf¡ = 0,71Â (£=20 k e V ) ga teng bo'lgan birlamchi nurlanishni xaraKterlaydi. V, S, D grafiKlarda esa 0 = 45”, 90° va 135° dan sochihsh burchaKlari uchun sochilish speK - trining intensivligini xaraKterlaydi. 5.2 -rasm d agi grafiKlami m anzaiasiga q ara b Kom pton tajribasiga q u y id a g i natijalar berish mumKin: 92 |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling