Elektromagnit induksiya hodisasi. Faradey tajribalari

Solenoid atrofida hosil bo‘ladigan magnit maydon: Silindr ichki nuqtalaridagi maydon kuchlanganligi ham siklik usulda hisoblanadi, ammo uzun solenoid uchun maydon induksiya vektori o‘ramning ichki qismida to‘g‘ri va tashqi qismida to‘g‘ridan - to‘g‘ri spiralsimon bo‘ladi. Ichki tuzilishi va o‘lchamlari bir-biriga o‘xshash bo‘lgan yetarlicha uzunlikdagi solenoid uchun magnit maydon induksiya vektori quyidagicha: B = _oIN/L Bu yerda N solenoidni kesib o‘tuvchi o‘ramlar soni (ushbu ifoda aksariyat hollarda _oIn kabi ifodalanadi, bunda n = N/L solenoidning cho‘lg‘amlar zichligi). O‘tkazgichning uchida yoki tashqarisidagi magnit maydon induksiya vektori bir xil emas, uni hisoblash ancha qiyin.


13- §. Issiqlik nurlanishi. Absolyut qora jismning nurlanish qonunlari
13.1. Issiqlik nurlanishi va Kirxgof qonuni;
13.2. Muvozanatli issiqlik nurlanishining spektral zichligi. Muvozanatli issiqlik nurlanishi termodinamikasi;
13.3. Absolyut qora jismning nurlanish qonunlari;
13.4. Plank gipotezasi. Plank formulasi;
13.5. Issiqlik nurlanish qonunlarining ishlatilishi.


1. Issiqlik nurlanishi: Ma’lumki, elektromagnit nurlanishga elektr zaryadlarining, xususan, modda atom va molekulalari tarkibiga kiruvchi zaryadlarning tebranishi sabab bo’ladi. Masalan, molekulalar va atomlarning tebranma va aylanma harakati infraqizil nurlarni, atomda elektronlarning muayyan ko’chishlari ko’rinadigan va infraqizil nurlanishni, erkin elektronlarning tormozlanishi esa rentgen nurlanishini vujudga keltiradi.

13.1-rasm.

Tabiatda elektromagnit nurlanishning eng keng tarqalgan turi issiqlik nurlanishi bo’lib, u moddaning atomlari va molekulalarining issiqlik harakat energiyasi, ya’ni moddaning ichki energiyasi hisobiga hosil bo’ladi va nurlanayotgan jismning sovishiga olib keladi. Issiqlikning nurlanishida energiya taqsimoti temperaturaga bog’liq: past temperaturada issiqlik nurlanishi, asosan, infraqizil nurlanishdan, yuqori temperaturalarda ko’rinadigan va ul’trabinafsha nurlanishdan iborat bo’ladi.
Isiqlik nurlanishining xarakterli xususiyati keng uzluksiz spektrdir. Bunga 13.1-rasmda ko’rsatilgan tajribani misol tariqasida keltirish mumkin. Bu sxemada termopara yordamida, uni eksperimentator kamalak polosa bo’yicha ko’chiradi va strelkali pribor yordamida spektr bo’yicha nurlanish energiyasining taqsimlanishini o’lchash mumkin. Ko’zga ko’rinadigan spektrning qismida nurlanish intensivligi yorug’lik to’lqini uzunligi oshganda monoton ravishda o’sadi, yoy nurlanish intensivligining maksimumi spektrning infraqizil qismiga to’g’ri keladi.
O’lchashlar natijasini nurlanish intensivligining to’lqin uzunligiga yoki yorug’lik chastotasiga bog’liqligi ravishda ko’rsatish mumkin. Tajribalar shuni ko’rsatadiki temperatura ortishi bilan intensivlik maksimumi ham nisbatan oshib boradi.
Har qanday jism o’z nurlanishi bilan birga atrofdagi jismlar chiqarayotgan nur energiyasining bir qismini yutadi. Bu jarayon nur yutish deb ataladi. Biror yuza orqali o’tayotgan oqim deb vaqt birligi ichida shu yuzadan o’tayotgan nurlanish energiyasi tushuniladi:
(13.1)
Nurlanish oqimi biror plastinkaga tushayotgan bo’lsa, bu oqim qisman qaytadi ( ), qisman jismda yutiladi ( ), qolgan qismi jismdan o’tadi ( ), ya’ni . (13.2)
Bu yerda – jismning nur qaytarish qobiliyati; – jismning nur yutish qobiliyati; – jismning nur o’tkazish qobiliyati deb beliglab olsak, u holda bu belgilardan foydalanib (13.2) ni quyidagicha yozamiz:
(13.3)
Nisbatan qalinroq bo’lgan jismlar uchun =0, u holda (13.3) quyidagi ko’rinishni oladi: (13.4)
Tajribalarning ko’rsatishicha va ning qiymatlari to’lqin uzunligi va absolyut temperatura larning funksiyasidir: (13.5)
Umuman, va larning qiymatlari 0 dan 1 gacha o’zgaradi,
1) =1, =0 bo’lsa, jism tomonidan nur to’la qaytariladi (bunda jism absolyut oq jism deyiladi);
2) =0, =1 jism tomonidan nur to’la yutiladi (bunda jism absolyut qora jism deyiladi).

13.2-rasm.

Tabiatda absolyut oq jism ham, absolyut qora jism ham bo’lmaydi. Har qanday jism tushayotgan nurlanishning bir qismini yutsa, qolgan qismini qaytaradi. Farqi shundaki, ba’zi jismlar ko’proq qismini yutib ozrog’ini qaytarsa, boshqa jismlar aksincha ko’prog’ini qaytarib, ozrog’ini yutadi. Masalan, qorakuya uchun to’lqin uzunligi =0,40  0,75 mkm bo’lgan sohada =0,99. Lekin u infraqizil nurlarni kamroq yutadi.
Nur yutish qobiliyati hamma to’lqin uzunliklari uchun bir xil va birdan kichik bo’lgan jism kulrang jism deb ataladi.
(13.6)
Odatda, o’zining xususiyatlari bilan absolyut qora jismdan kam farq qiladigan Mixelson taklif etgan modeldan foydalaniladi (13.2-rasm). Bunday model’ juda kichik teshigi bo’lgan berk kovak idishdan iborat. Ixtiyoriy to’lqin uzunlikdagi nur teshik orqali kovakka kirib qolgach, uning ichki devoridan ko’p marta qaytib, nur energiyasining bir qismi yutiladi, natijada nur energiyasining juda kichik ulushigina kovakdan qaytib chiqishi mumkin. Shuning uchun bunday modelning nur yutish qobiliyati 1 ga juda yaqin bo’ladi.

13.3-rasm.

Bu modelda nur qaytarish va nur yutish qobiliyatidan tashqari temperaturadagi jismning birlik sirtidan birlik vaqtda nurlanayotgan elektromagnit to’lqinlarning energiyasini ifodalaydigan kattalik temperaturadagi jismning nur chiqarish qobiliyati yoki energetik yorqinligi ( orqali belgilanadi va Vt/m² (J/m²s) bilan o’lchanadi) degan tushuncha kiritiladi. Bundan tashqari, to’lqin uzunlikli, temperaturadagi jism nur chiqarish qobiliyati dan foydalaniladi. Absolyut qora jism nur chiqarish qobiliyati bilan belgilanadi. «Absolyut qora jism» terminini birinchi marta 1862 yilda Gustav Kirxgof fanga kiritgan. Hamma chastotalar va temperaturalar uchun nur yutish qobiliyati birga teng bo’lgan jismga absolyut qora jism deyiladi.
Nemis fizigi G.R.Kirxgof shunday qonunni kashf etdiki, bu qonunga asosan, jismning nur chiqarish va nur yutish qobiliyatlarining nisbati, jismning tabiatiga bog’liq bo’lmay, barcha jismlar uchun to’lqin uzunligi va temperaturaning universal funksiyasidir.

13.4-rasm.