Ii-qism Toshkent-2010

FOТOEFFEKТ VA UNING QONUNLARI
Reja

1. 
   Тashqi fotoeffekt va uning qonunlari.
   
2. 
   Fotoeffekt nazariyasi. Eynshteyn tenglamasi.
   
3. 
   Foton va uning xarakteristikalari.
   
4. 
   Kompton effekt.
   
5. 
   Yorug`lik bosimi. Lebedev tajribasi.
   

Тayanch so`z va iboralar: fototok, elektron, foton, qizil chegara, kvant, Kompton effekt, massa, impuls, energiya.
Тashqi fotoeffekt va uning qonunlari. Moddaning yorug`lik ta’sirida elektronlar chiqarish hodisasi fotoelektrik effekt yoki fotoeffekt deyiladi. Bu hodisani 1887 yilda G.Gers ochgan. 1888-1889 yillarda Moskva universitetining professori A.G. Stoletov fotoeffektni atroflicha o`rganib, quyidagi qonuniyatlarni aniqladi:
Yorug`lik ta’sirida ajralib chiqqan zaryadlar manfiy ishoraga ega bo`ladi.
1. Ultrabinafsha nurlar eng ko`p ta’sir ko`rsatadi.
2. Jismdan chiqqan zaryad miqdori unga yutilgan yorug`lik energiyasiga proporsional.
Fotoeffekt natijasida chiqarilgan elektronlar elektr maydon ta’sirida A anod tomon harakatlanadi. Natijada zanjirda fototok vujudga keladi. Fototokning elektrodlar orasidagi V kuchlanishga bog`liligini ko`rsatuvchi egari chiziq volt-amper xarakteristika deyiladi. Uncha katta bo`lmagan kuchlanishlarda fototok to`yinishga erishadi. Fotoeffektning quyidagi 4 ta qonuni uning xususiyatlarini to`la xarakterlaydi.
1.Fotokatodga tushayotgan yorug`likning spektral tarkibi o`zgarmas bo`lsa, fototokning to`yinish qiymati yorug`lik oqimiga to`g`ri proporsional I_ft=Ф.

A K R

2. Fotokatoddan ajralib chiayotgan fotoelektronlar boshlansich tezliklarning maksimal qiymati to`lqin uzunligiga bog`liq ravishda o`zgaradi.
Yorug`lik ta’sirida fotokatoddan chiayotgan elektronlarning maksimal tezliklari quyidagi munosabatdan topiladi.

bunda, m-elektron massasi, e-elektron zaryadi, V_T-tokni nolga aylantiradigan potensiallar ayirmasi.
3. Har bir fotokatod uchun biror «qizil chegara»  mavjud bo`lib undan kattaroq to`lqin uzunlikli yorug`lik ta’sirida fotoeffekt vujudga kelmaydi,  fotokatod materialining kimyoviy tabiatiga va sirtning holatiga bog`liq.

4. Yorug`likning fotokatodga tushishi bilan fotoelektronlarning hosil bo`lishi oarsida sezilardi vaqt o`tmaydi.
Fotoeffekt nazariyasi; Eynshteyn tenglamasi. Fotoeffektning faqat birinchi qonunini to`lqin nazariya asosida tushuntirish mumkin. Lekin ikkinchi va uchinchi qonunlarni to`lqin nazariya tushuntirishga ojizlik qiladi. Haqiqatdan ham to`lqin nazariyaga asosan, fotokatodga tushayotgan yorug`likning intensivligi ortgan sari ajralib chiayotgan fotoelektronlarning energiyalari ham ortishi lozim edi. Тajribalarning ko`rsatishicha, fotoelektronlarning energiyasi yorug`lik intensivligiga mutlaqo bog`liq emas.
1905 yilda A. Eynshteyn agar M. Plank taxmin qilganidek yorug`lik h kvant (porsiya) tarzida chiqarilgani kabi xuddi o`shanday porsiyalar bilan yutiladi deb qaralsa fotoeffektni hamma qonunlarini oson tushuntirish mumkin deb ko`rsatdi. Bu g`oyaga asosan metall sirtiga tushayotgan yorug`lik oqimini yorug`lik kvantlari (ya’ni fotonlar) oqimi deb tasavvur qilinadi.
Eyshteyn fotoeffektga energiyani saqlanish qonunini qo`lladi. Foton bilan elektronning ta’sirlashuv jarayonida fotonning h energiyasi elektronga o`tadi. Demak, ta’sirlashuvga qadar yorug`lik kvanti tarzida namoyon bo`layotgan energiya ta’sirlashuvdan so`ng elektronning energiyasiga aylanadi. Agar bu energiya yetarlicha katta, ya’ni hA<sub>ch</sub> bo`lsa (A_ch=e- elektronlarni metalldan chiish ishi, -chiish potensiali), metalldan elektron ajralib chiqadi. Energiyani olgan qismi esa metalldan tashqariga chiqib olgan elektron (ya’nifotoelektron) ning maksimal kinetik energiyasi sifatida namoyon bo`ladi.
(4)
Bu ifoda fotoeffekt uchun Eyshteyn tenglamasi deb ataladi.
Foton va uning xarakteristikalari. Foton energiyasi va tebranish chastotasi orasidagi bog`lanish E=h. Energiya va massaning ekvivalentlik qonuni W=mc² dan foydalanib, fotonnng massasini aniqlaymiz
mc²= h (1)
Foton faqat harakatlanish jarayonidagina mavjud bo`lib, uning tezligi yorug`lik tezligiga teng. Har qanday harakatlanuvchan zarra kabi foton ham impulsga ega, fotonni impulsi
(2)
Kompton effekti. Yorug`likning foton tabiati Kompton effekti deb atalgan hodisada yorin namoyon bo`ladi. 1923 yilda A.Kompton rentgen nurlarining turli moddalarda sochilishini o`rganib, sochilgan nurlar tarkibida birlamchi to`lqin uzunligi  bilan bir qatorda, undan katta ₁ to`lqin uzunlikka ega bo`lgan nurlarning ham borligini sezgan. Тajribalarda tushayotgan va sochilgan nurlar to`lqin uzunliklarining farqi =<sub>1</sub>-<sub>0</sub> birlamchi to`lin uzunlik  ga ham, sochuvchi modda tabiatiga ham bog`liq bo`lmay sochilish burchagiga bog`liq bo`lib quyidagi qonuniyatga bo`ysinishi aniqlandi. Bu effektga energiya va impulsni salanish qonunlarini tatbiq etish mumkin,

h+m0c^2=h1+mc^2 (3) bunda m0-elektronning tinch holatdagi massasi, m-elektronni to`qnashuvdan keyingi massasi bo`lib, U

U holda (3) formuladan
Bu formulada bo`lib Kompton to`lqin uzunligi deyiladi va elektron uchun K=2,42510^-10 sm, proton uchun K=1,32·10^-13sm.
Yorug`lik bosimi. Lebedev tajribasi. Maksvell nazariyasiga asosan, jism sirtiga tushayotgan har qanday elektromagnit to`lqin shu jismga bosim beradi. Yassi yorug`lik to`lqini metall sirtiga normal ravishda tushayotgan bo`lsin.

Yorug`likning elektr maydoni ta’sirida metall sirtiga yaqin joylashgan elektron maydonga teskari yo`nalishda harakatga kelaboshlaydi. Хuddi shu momentda yorug`lik to`lqinining magnit maydoni tomonidan xaraktlanayotgan elektronga Lorens kuchi (Fl) ta’sir qiladi. Bu kuch metall sirtiga perpendikulyar ravishda uning ichiga arab yo`nalgan.

Yoritilayotgan metall sirtining birlik yuziga ta’sir etadigan Lorens kuchlarining yig`indisi yorug`lik bosimini harakterlaydi.
Maksvell nazariyasi asosida o`tkazilgan hisoblar yorug`lik bosimi p=w(1+) (1) ga tengligini ko`rsatadi. Bunda w-sirtga tushayotgan yorug`lik dastasi energiyasining hajmiy zichligi, -sirtning yorug`lik qaytarish koeffitsiyenti.
Yorug`lik bosimini birinchi bo`lib 1900 yilda P.N. Lebedev tajribada

aniqladi. Bu tajriba quyidagicha. Osongina buriladigan parrakning qanotlaridan biri qoraytirilgan, ikkinchisi esa yaltiroq qilib yasalgan Тajribalarda yorug`likning yaltiroq qanotga beradigan bosimi (Pya) oraytirilgan anotga beradigan bosimi (Pq) dan ikki marta katta bo`lib chiqdi. Bu natija Maksvellning nazariy xulosasiga mos keladi, ma’lumki ideal yaltiroq sirt uchun =1 shuning uchun (1) asosan Pya=w(1+)=2w (2) Yorug`likni to`la yutuvchi qoraytirilgan sirt uchun =0 U holda Pq=w(1+)=w (3)

Yorug`likning bosimining P.N. Lebedev tajribasida aniqlangan qiymati (1) formula asosida hisoblangan qiymatiga yain bo`lib chiqdi.
Nazorat savollari

1. 
   Тashqi fotoeffekt va uning qonunlar.
   
2. 
   Fotoeffekt nazariyasi.
   
3. 
   Тashqi fotoeffekt uchun Eynshten tenglamasi.
   
4. 
   Foton va uning xarkteristikasi.
   
5. 
   Kompton effekti.
   
6. 
   Yorug`lik bosimi. Lebedev tajribasi.
   

13-Ma’ruza