Ilmiy rahbar: aytimbetov n. Bajardi: madrahimov j

II. ASOSIY QISM

2.1. Yorug’lik bosimining fotonlar nazariyasiga tadqiq qilinishi

Fotonlar nazariyasida yorug’likning bosimini fotonlar impulsining yutuvchi yoki qaytaruvchi devorga uzatilish natijasi deb talqin qilish mumkin. Chastotasi 𝑣 ga teng bo’lgan monoxramatik yorug’likning devorga tik tushayotgan hamda 1 sm² yuzaga 1s da E ga teng energiyani olib keladigan oqimida N ta foton bo’lib, N ning qiymati quyidagi shartdan aniqlanadi.

Yani . Xar bir foton ga teng impulsga ega bo’lgani uchun u yutuvchi devorga impuls, qaytaruvchi devorga esa 2 impuls uzatadi.
Shunday qilib absolut yutuvchi devorning 1sm² yuzaga 1s ichida uzatiladigan impulsi quyidagiga teng bo’ladi.

Lekin 1sm² yuzaga 1s da berilgan impuls hu yuzaga tasir qiladigan bosimning o’zidir. Shu asosda ham yutuvchi devorchaga ta’sir qilayotgan bosim p= , to’liq qaytaruvchi devorchaga tasir qilayotgan bosim esa p= ga teng bo’ladi. Qaytarish koefitsiyenti R ga teng bo’lgan umumiy holda 1s ichida tushayotgan fotonlarining to’liq N sonidan (1-R)N tasi yutiladi, RN tasi qaytadi. Ular tomonidan sirt birligiga uzatilgan impuls bo’lib Maksvel formulasiga to’g’ri kechadi.

Yorug’lik bosimi xodisasi korpuskular yoki to’lqin nazariyasida qanday talqin etilgan bolmasin, bunday bosimning mavjudligini tajribada aniqlashning o’zi juda katta axamiyatga ega. Bu fakt yorug’lik nuri faqat energiyanigina emas balki impulsga ham ega ekanligini ko’rsatib yorug’likning moddiya ekanligini, yorug’lik ham modda bilan birga materiyaning bir ko’rinishi ekanligini shak shubxasiz isbotlaydi. Hozirgi vaqtda ko’p optik hodisalarni faqat yorug’likni kvant nazariyasi asosida tushuntirish mumkindir. Misol uchun, absolyut qora jismning nurlanishi, fotoeffekt, Kompton effekti va boshqalar. Yorug’likni kvant nazariyasini yaratishda A. Eynshteynning «yorug’lik kvantlari» mavjud degan g’oyasi rol o’ynadi, shunga ko’ra yorug’likni elementar zarrachalar-fotonlar oqimidan iborat deb ham qaraldi.
A. Eynshteynning gipotezasi qator tajribalar asosida tasdiqlandi. Yorug’lik zarralari fotonlarning mavjudligi qator tajribalarda tasdiqlangandan so’ng yorug’likning foton nazariyasi yoki kvant nazariyasi vujudga keldi. Bu nazariya optika tarixida bo’lgan korpuskulyar nazariyani eslatadi. Bu yorug’likning kvant nazariyasiga ko’ra bitta foton quyidagi energiyaga ega bo’ladi:
(1)
bunda h - Plank doimiysi, - yorug’lik chastotasi.
Foton massasi uchun shunday formula mavjud:
(2)
bu yerda c — vakuumda yorug’likning tarqalish tezligi. |
Bu formula harakatlanayotgan foton massasi uchun o’rinlidir. Demak, foton tinch holatda massaga ega emas. Foton yutilganda uning massasi va energiyasi moddaning zarralariga beriladi. Foton impulsi quyidagiga teng:
. (3)
Fotonning vakuumdagi tezligi c . Demak, yorug’likni ham to’lqin, ham zarracha sifatida ko’rish mumkin. Optikada bu dualizm deb ataladi.