I – bob fizikadan masalalarni saqlanish qonuni mexanika bo‘limiga tadbiqi

Bitiruv malakaviy ishining ob’ekti . Akademik litsey va KXMlarida fizikani o’qitish jarayoni.
Bitiruv malakaviy ishining predmetiAkademik litsey va KXMlarda Atom va atom yadrosiga doir masalalarni yechish metodikasi bo’yicha ta’limni takomillashtirish va samaradorligini oshirishda masala yechish elementlaridan foydalanishning didaktik asoslari, fizika ta’limining umumiy maqsadlariga mos keladigan mazmuni o’qitish shakllari vositalari va metodlari.
Bitiruv malakaviy ishining vazifalari.
Akademik litsey va KXMlarda Atom va atom yadrosi fizikasi va ularga doir masalalarni yechishni nazariy taxlil qilish.
Umumiy o‘rta ta’lim maktablarida Atom va atom yadrosi fizikasini o’qitishda va ularga doir masalalarni yechishda yangi metodlardan foydalanish.
Ishning yangiligi Davlatimiz dasturidan kelib chiqqan holda fizika ta’limi davriyligiga asoslanib zamonaviy pedagogik va axborot texnologiyalaridan foydalangan holda, fizika o’qitish jarayonini takomillashtirish.
I – BOB FIZIKADAN MASALALARNI SAQLANISH QONUNI MEXANIKA BO‘LIMIGA TADBIQI
§ 1.1 Mexanikada energiya saqlanish qonuni yordamida masalalar yechish:
Hozirgi zamon atom va yadro fizikasi bo’limi bu asrning eng esda qolarli ilmiy yutuqlaridan hisoblanadi . Bu sohada ishlab chiqilgan tushunchalar va usullarga etibor bermaydigan ilmiy yonalish va texnologiyalar juda kam uchraydi. Atom va yadro fizikasining bu ikki nazaryasi va yo’nalishlari ilmiy soha hayotida muhum ro’l oynaydi . Nazariyalar organik moddalar tuzilishini va o’zaro ta’sirini tushunish uchun,shuningdek,eksperimental va klinik ishlarda mavjud bo’lgan ko’pgina instrumentlar bo’lgan sharoitda yaratilgan usullarni qo’llash uchun mustahkam fundament yaratadi.Bu sohaga qo’shilgan hissalar shunchalar ko’p va ta’sirchanki ularni bitta bo’limda ifodalab berish qiyin. Shuning uchun bu o’rinda bizning muhokamamiz chegaralangan. Biz atom va yadroga qisqacha tushuncha beramiz, bu esa atom va yadro fizikasini ilmiy sohada qo’llanilishiga olib keladi.
ATOM- 1912 –yilda J.J Tomson , E.Rezerford va ularning safdoshlarining ishlari tufayli materiyani tashkil etuvchi atom atrofida bir qator muhum faktlar topildi. Atomlar uncha katta bo’lmagan manfiy zaryadlangan elektronlardan va shunga nisbatan og’ir musbat zaryadlangan protonlardan tashkil topgan. Protonlar elektronlardan tahminan 2000 marta og’ir bo’lib, zaryadining kattaligi esa ikkalasi uchun ham bir hil. Atomga musbat zaryadlangan protonlar qancha ko’p bo’lsa, manfiy zaryadlangan elektronlar ham shuncha ko’p bo’ladi. Atom bir butun holda elektrik neytraldir. Atomlarning o’hshashligi protonlar soni bilan aniqlanadi.
Masalan:vodorodda 1 ta proton, uglerodda 6 ta proton, kumushda 47 ta proton mavjud. Rezerfordning tajribalari yordamida qilingan ixtirolari shuni ko’rsatadiki atomning asosiy massasi yadroda to’plangan bo’lib, u nuklonlardan tashkil topgan va elektronlar esa yadro’dan tashqarida joylashgandir. Keyinchalik ma’lum bo’lishicha yadro yana boshqa zarrachani ham o’z ichiga oladi. Neytronni, uning massasi taxminan proton bilan bir hil bo’lib, zaryadi elektrneytraldir.
Atom massasining asosiy qismini yadro tashkil etsa ham, umumiy hajmi katta bo’lmagan qismini egallaydi. Atomning diametri tahminan 10^-8 sm, yadroning diametri 10^-13 smga yaqin.U vaqtda yadroning atrofidagi elekrtonlarning joylashishi ma’lum emas edi.
XX asrning boshlariga kelib, J.Perrenning Broun xarakatiga baђishlangan tajribalaridan so‘ng moddalarning atom tuzilishi to‘liq tasdiqlandi. Ikkinchi tomondan elektroliz, gazlarning issiqlanishi, katod nurlari, fotleffekt va radioaktivlikni tadqiq qilish atomlar ichida elektronlar mavjudligini, ya’ni atomning tuzilishi murakkab ekanligini isbotlab, atomning bo‘linmas deyilgan tasavvurlarga chek qo‘ydi. Shu davrgacha faqat atomning o‘lchami ekanligi va elektronning massasi vodorod atomi massasidan 1836 marta kichikligi ma’lum edi, xolos.

Atomdagi zaryad va massa taqsimotini ingliz olimi E.Rezerford tekshirishga muvaffaq bo‘lgan. Buning uchun u og‘ir elementlarning, xususan oltin, mis va boshqa modda atomlarini -zarrachalar bilan bombardimon qildi. -zarracha butunlay ionlashgan geliy atomi ( ₂Ne⁴ )dan, massasi elektron massasidan 8000 marta katta bo‘lib, zaryadi musbat va absolyut qiymati ( ) elektron zaryadidan ikki marta katta, ya’ni Kl ga teng, tezligi esa juda katta bo‘lib ga teng.Rezerford turli burchak ostida sochilgan -zarrachalarni sanab, atom yadrosi haqidagi ђoyani ilgari surdi. Bu g‘oyaga binoan, atomning massasi va zaryadi atomning markazida joylashgan juda kichik o‘lchamli yadroda mujassamlashgan. (Uning hisoblashicha, yadroning o‘lchami atrofida ekan, zaryadi bo‘lib, bunda e-elektron zaryadi, z-mazkur ximiyaviy elementning Mendeleev davriy jadvalidagi tartib nomeri.)
1911 yilda Rezerford atomning planetar modelini yaratdi, ya’ni: atomning markazida butun massasi yig‘ilgan musbat zaryadli yadro joylashgan bo‘lib, uning atrofida elektron ma’lum bir orbita bo‘ylab xarakat qiladi.
Rezerfordning atom modeli atomning barqarorligini va uning atomi chiziqli spektr nurlanish qonunini tushuntirishga ojizlik qildi. Bu muammoni daniyalik olim Nils Bor xal qilishga muvaffaq bo‘ldi.
Bor modeli oddiy vadarod atomi uchun kopgina eksperimental kuzatishlarni tushuntirishda juda muvoffaqiyatli edi. Lekin 1 ta elektrondan ko’p bo’lgan atomlarni tushuntirishda atom tuzilishiga qo’shimcha chegaralar qo’yilishi kerak edi. Berilgan orbitalarda chegaralar soni 2n dan ko’p bo’lmasligi kerak, bunda n atomdagi orbitalar tartibi. Shunday qilib 1-mumkun bo’lgan orbitada maksimal elektronlar soni 2x(1)² =2; 2- mumkun bo’lgan orbitada 2x(2)²=8; 3-orbitada 2x(3)² =18; va hakozoni tashkil etadi.
Atomlar shunday chegaralanishga mos ravishda tuziladi. Geliy ikkita elektronga ega bo’lib , uning birinchi orbitasi to’lgan. Litiy uchta orbitaga ega bo’lib, ikkinchi orbitasi to’lmagan.



1- dagi rasm vadarod atomi uchun Bor modeli. Yadro atrofidagi elektronlar orbitalari diskret bo’lib radiuslari 1,2,3 va x.k ni egallaydi. Shu usul bilan elementlarni hosil qilish mumkin.Energiyaning ma’lum miqdori orbitalardagi mumkin bo’lgan elektronlar miqdori bilan bog’liq.
Shuning uchun ma’lum orbitada turgan elektronni gapirishdan oldin biz uni mavjud bo’lgan mos energiya yig’indisi deb nomlashimiz mumkin.Har bir mumkin bo’lgan baholangan energiya energetik sath deb ataladi.Atomdagi energetic sathlarning diagrammasi 16.2 rasmda ko’rsatilgan.Har bir element o’ziga xos bo’lgan harakterli energetik sathlarga ega.Atomda elektronlar faqat aniq energetik sathlarda joylashadi,ya’ni berilgan atomda elektronlar E₁ ,E₂ ,E₃ va h.k. energiyalarga ega bo’lishi mumkin,bunda elektronlar ushbu sathlar orasidagi energiyalarga ega bo’la olmaydi.Bu mumkin bo’lgan elektronlar joylashishning to’g’ridan-to’g’ri chegarasining cheklanganligidir.
Elektron egallagan mumkin bo’lgan eng past energetik sath standart holat deyiladi.Bu yadroga yaqin soha hisoblanadi.Yuqorigi mumkin bo’lgan energetik sathlar to’lqinlangan sathlar deyiladi,ular katta orbitalar va turli orbitalar shakllari bilan bog’liq bo’ladi.Odatda elektron eng past energetik holatni egallaydi lekin bu atomga energiya qo’shadi. 2- rasm.Atomdagi energetik sathlar
Atom past energetik holatdan yuqori holatga o’tishda, qo’zg’atilishning har xil usullari mavjud. Ikkita keng tarqalgan usullardan, elektronlar bilan ta’sir ko’rsatish va elektromagnit nurlanishni yutilishi. Elektronlar bilan tasir etib uyg’otilishi gaz razryadlarda tez-tez uchrab turadi. Agar tok gaz orqali o’tsa,atomlar uyg’otiladi va atomdagi elektron yuqori energetik holatga o’tadi. Uyg’ongan atomlar teskari past energetik holatga o’tsa, qo’shimcha elektromagnit ko’rinishdagi energiya chiqariladi. Shunday qilib, foton energiyasi atomning boshlang’ich holatidagi energiya E_i bilan ohirgi holat E_f energiyalarining farqiga teng bo’ladi. Har bir juft energetik holatlardan o’tish, ma’lum chastotali yorug’lik nurlanishiga olib keladi. Bunga ma’lum o’tish chastotasi yoki rezonans chastotasi deyiladi. Shunday qilib, berilgan element uchun kuchli uyg’otilgan atomlar aniq chastotali yorug’likni nurlatib, shu elementning optik spektrini hosil qiladi.
1913 yilda Bor o‘zining quyidagi postulatlarini yaratdi, ya’ni ular quyidagicha ta’riflanadi:
1 - postulat: elektronlar atom yadrosi atrofida, faqat mumkin bo‘lgan muayyan E_n energiyali statsionar xolatlaridan biriga mos kelgan orbitalar bo‘ylab xarakatlanishi mumkin ( statsionar holat postulati);
2 - postulat: elektron statsionar orbitada xarakatlanayotganda impuls momenti qirrali ga teng bo‘lib, kvantlashgan bo‘ladi, ya’ni bunda n-orbita tartib nomeri,
- elektronning massasi, -elektronning tezligi,G_n- orbitaning radiusi, (orbitani kvantlanish postulati);
3 - postulat: elektron bir statsionar orbitadan boshqasiga o‘tganda, atom o‘zidan yoruђlik kvanti - fotonning energiyasi ni chiqaradi yoki yutadi ( chastota qoidasi):
Yorug‘lik nurlarining iziga spektr deyiladi.


Fotoelektrik effektni kuzatish uchun asbob. Yorug’lik nuridan chiqqan elektronlarni vakuum trubkadagi kondensator plastinkasi to’playdi. Chizma fotoelektrik effektni kuzatishning amaliy usulini ko’rsatadi.Vakuum trubka ikkita juda yupqa parallel metall plastinka (kondensator elektrodlari)dan iborat, ularni jadallashtirish uchun metall plastinkalardan birining vaziyatini o’zgartirish kerak. O’lchash paytida musbat va manfiy elektrodlar o’rtasida yuqori vakuum saqlanib turiladi chunki elektrodlar o’rtasida gaz bo’lishi sirtning xususiyatlarini ko’p o’zgartiradi hamda zaryadlarning chiqish va ko’chish sharoitlarini qiyinlashtiradi.Biroq tajribani yuqori vakuumda o’tkazib, elektrodlarning shaklini o’zgartirib yoritilgan sirtdan chiqayotgan barcha zaryadlar tezlashtiruvchi maydon yordamisiz ham ikkinchi elektrodga tushadigan qilsak, u holda fototokning kuchi maydonni kuchaytirganda ortmaydi.
W+e∆V miqdor energiya bitta fotonning energiyasi bo’lib, u yorug’lik nurining bir qismi hisoblanadi.¹