Internet ilovalarini ishlab chiqish
-Mavzu: Elektromagnit spektr standartlari va diapazonlar
Download 7.85 Mb. Pdf ko'rish
|
Chilonzor tumani 1 son kasb hunar maktabi Zokirova Gulmira1603
6-Mavzu: Elektromagnit spektr standartlari va diapazonlar.
Reja: 1. Elektromagnit nurlanishlar spektri 2. Radioto‘lqinlar Elektromagnit nurlanishlar spektri Elektromagnit nurlanishlarning radioto‘lqinlardan boshlanib, gamma-nurlanishlar bilan yakunlanuvchi turli xillari mavjud bo‘lib, ular bir-biridan faqat to‘lqin uzunligiga ko‘ra farqlanadi xolos. Elektromagnit to‘lqinlar vakuumda yorug‘lik tezligida tarqaladi. Maksvell qonunlarining kashf qilinishidan keyin, ushbu qonunlar o‘sha zamonda hali fanga ma'lum bo‘lmagan tabiat hodisasi - elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligiga ishora berayotgani ma'lum bo‘ldi. Bunday to‘lqinlar o‘zaro bog‘liq elektr va magnit maydonlarining fazoda yorug‘lik tezligida tarqaluvchi tebranishlarini o‘zida namoyon qiladi. Ushbu mulohazalarni va o‘zi kashf qilgan qonunlardan kelib chiqadigan boshqa muhim xulosalarni Jeyms Klark Maksvell tenglamalar sistemasi ko‘rinishida ilmiy jamoatchilik e'tiboriga havola qilgan. Ushbu tenglamalarga ko‘ra, elektromagnit to‘lqinlarning vakuumdagi tarqalish tezligi shunchalik muhim va fundamental qiymat bo‘lib chiqdiki, uning butun olam uchun universial konstanta ekanligi vajidan, fizikagi boshqa tezliklarni ifodalash uchun qo‘llaniluvchi v belgisi o‘rniga, ushbu tezlik uchun (ya'ni, elektromagnit to‘lqinlarning tarqalish tezligi uchun) alohida bir belgi - c qo‘llanilishi kerakligiga qaror qilindi. Ushbu kasfiyotdan keyin, Maksvell darhol shuni tushundiki, biz ko‘zlarimiz bilan koradigan oddiy yorug‘lik nurlari, ya'ni, ko‘rinuvchi yorug‘lik, tabiatda mavjud rang-barang elektromagnit to‘lqinlar xilma-xilligining atiga kichik bir qismi xolos ekan. Bu vaqtda ko‘zga ko‘rinadigan nurlar spektridagi yorug‘lik to‘lqinlarining to‘lqin uzunliklari allaqachon fanga ma'lum bo‘lib, ya'ni, binafsharang spektridan boshlab (400 nm) spektrning qizil qismi (800 nm) gacha bo‘lgan uzunlikka ega elektromagnit to‘lqinlarni odamzot bevosita, o‘z ko‘zi bilan tabiiy ravishda kuzatib kelayotgan edi. (nm - nanometr, ya'ni, 10−9 metr uzunlik). Kamalakdagi barcha ranglar uchun, mazkur torgina chegara doirasidagi (400-800 nm) turli xil to‘lqin uzunliklari muvofiq keladi. Biroq, Maksvell tenglamalarida elektromagnit to‘lqinlarining uzunliklari bunday muayyan aniq chegara bilan chegaralanishiga tasdiq yoki ishora beruvchi biror ber cheklov mavjud emas edi. Ya'ni, elektromagnit to‘lqinlarning uzunligi uchun chek-chegaraning o‘zi yo‘q ekan. Olimning xulosalari va uning zamondoshlarining ilmiy munozaralaridan shu narsa ma'lum bo‘ldiki, odam ko‘zi faqatgina juda kichik chegaradagi elektromagnit nurlanishlarnigina farqlay olarkan xolos. Musiqiy savodxonlik yuksak darajada bo‘lgan o‘sha zamonlarda, Maksvell xulosasiga ko‘ra aniqlangan odamzot ko‘zining bunday noqisligini quyidagicha qiyosiy o‘xshatish bilan tavsiflashdi: odamzotning ko‘zi - simfonik orkestrda kuy ijro etayotgan turli tuman musiqa asboblari ichidan faqat skripkachining kuyini ilg‘aydigan kishiga o‘xshaydi, tasavvur qiling, bunday odam orkestrdagi boshqa o‘nlab asboblar - nay, baraban, kontrabas, pianino va boshqalarni esa mutlaqo eshitmaydi; qulog‘i faqatgina skripkaning tovishini eshitadi xolos; vaholanki orkestr katta va keng... Jeyms Klark MaksvellMaksvellning tabiatda yana turli tuman elektromagnit to‘lqinlari mavjudligi haqidagi ilmiy taxminlaridan ko‘p o‘tmay, uning haq ekanligini isbotlovchi qator kashfiyotlar seriyasi boshlanib ketdi. Eng birinchi bo‘lib - radioto‘lqinlar kashf etildi. Bu ishni 1888 yilda nemis olimi Genrix Gers (1857-1894) amalga oshirdi. Radioto‘lqinlar hamda, biz ko‘radigan yorug‘lik nurlari orasidagi yagona farq shundaki, radito‘lqinlar bir necha detsimetr uzunlikdagi to‘lqinlardan boshlab, bir necha kilometrlik to‘lqin uzunliklariga ham ega bo‘la oladi va shunday tebranishlar bilan ularni istalgan yo‘nalishda tarqatish mumkin. Maksvell nazariyasiga ko‘ra, elektromagnit to‘lqinlarning yuzaga kelish sababi, elektr zaryadlarining tezlanish bilan qiladigan harakatlari bo‘lishi mumkin edi. Radiouzatgich qurilmaning antennasidagi o‘zgaruvchan elektr kuchlanishi ta'sirida elektronlarning tebranishlari paydo bo‘ladi, hamda, Yer atmosferasi bo‘ylab tarqaluvchi elektromagnit to‘lqinlarni yuzaga keltiradi. Elektromagnit to‘lqinlarning barcha boshqa turlari ham, elektr zaryadlarining turlicha xil ko‘rinishdagi tezlanishlari natijasidan paydo bo‘ladi. Xuddi yorug‘lik nurlari singari, radioto‘lqinlar ham yer atmosferasi bo‘ylab amalda biror yo‘qotishlarsiz, qarshiliklarsiz tarqala oladi va bu xossa ularning kodlangan axborotni tashish vositasiga aylanishida asosiy o‘rin tutgan hisoblanadi. Genrix Gersning 1888 yilda radioto‘lqinlarni kashf etgani xabar qilinganidan so‘ng, oradan atiga 5-7 yil o‘tib, rus fizigi A.S. Popov (1859-1906) hamda italyan muhandisi G.Markoni (1874-1937) tomonidan simsiz aloqa telegraf vositasini - zamonaviy radioning ajdodi loyihalandi va jahon afkor-ommasi hukmiga havola qilindi (Manbalarda radioni Popov yoki Markonilardan qay biri birinchi bo‘lib ixtiro qilganligi turlicha talqin qilinadi. g‘arb OAVlari Markonini e'tirof etsa, Rossiya va MDHning boshqa davlatlari hududida Popov tan olinadi). Ushbu ixtiro uchun, uning loyihachilaridan biri - Markoni 1909 yilda Nobel mukofotiga loyiq topilgan. Maksvellning yorug‘lik spektridan tashqarida ham turli xil elektromagnit to‘lqinlar mavjud ekanligi haqidagi bashorati radioto‘lqinlar misolida o‘z amaliy isbotini topgach, elektromagnit to‘lqinlarning boshqa spektrlari ham nisbatan tezkorlik bilan to‘la boshladi (aniqrog‘i amalda isbotlandi). Hozirgi kunda deyarli barcha diapazonlar bo‘yicha hamma elektromagnit to‘lqinlar kashf qilingan bo‘lib, ularning barcha-barchasi, ilm-fan va texnikaning ko‘plab yo‘nalishlarda insoniyat uchun xizmat qilib, katta naf keltirmoqda. To‘lqinlarning chastotasi hamda ularga muvofiq keluvchi elektromagnit nurlanish kvantlari - to‘lqin uzunligining qisqarishi yo‘nalishida ortib boradi. Barcha elektromagnit to‘lqinlarning o‘zaro uyg‘unligi, elektromagnit nurlanishlarining yaxlit spektri deb nomlanuvchi spektrni tashkil qladi. Elektromagnit nurlanishlarning yaxlit spektri (boshqacha aytganda umumiy spektri) quyidagicha diapazonlarga bo‘lib tekshiriladi: (chastotaning ortib borishi va to‘lqin uzunligining qisqarishi yo‘nalishida) Radioto‘lqinlar: Yuqorida ham qayd etilganidek, radioto‘lqinlar uzunligiga ko‘ra sezilarli va yaqqol katta farqlarga ega bo‘lishi mumkin. Ularning to‘lqin uzunligi bir necha santimetrdan boshlab, bir necha yuz, hatto ming kilometrlargacha ham cho‘zilishi mumkin va ularning uzunligi hattoki Yer radiusi bilan taqqoslanarli darajalarda ham bo‘ladi (ma'lumot uchun, Yerning radiusi ?6400 km). Radioto‘lqinlar diapazoninig barcha to‘lqinlari texnikada juda keng qo‘llaniladi. Xususan, detsimetrli va ultraqisqa uzunlikdagi to‘lqinlar televizion dasturlarni hamda, radioeshittirishlarni uzatishda qo‘llanadi. Chastotaviy modulyatsiyalanuvchi ultraqisqa to‘lqinlar diapazoni (UKV/FM) to‘lqinlarning to‘g‘ridan-to‘g‘ri tarqalishi hududida nihoyatda katta aniqlik va sifat ko‘rsatkichi bilan, signalning tiniq yetkazib berilishini ta'minlay oladi. Kilometrlik to‘lqin uzunligiga ega radiouzatmalar esa, olis va uzoq masofalarga signal uzatish-qabul qilish maqsadlarida qo‘llanadi va ularni amplituda bo‘yicha modulyatsiyalanadi. Bunda siganlning sifati sezilarli darajada yo‘qotilsa hamki, lekin, kilometrlik to‘lqinlarning Yer atmosferasi ionosferasidan akslanishi evaziga, Yer sharining istalgan nuqtasiga yetkazish imkoni mavjuddir. Kezi kelganda aytish joizki, bugungi kunda, aloqaning ushbu turi asta-sekinlik bilan o‘tmishga aylanib bormoqda. Buning bosh omili esa, aloqaning boshqa bir turi - sun'iy yo‘ldosh orqali aloqaning rivojlanayotganligidir. Mikroto‘lqinlar: Mikroto‘lqinlar hamda, o‘ta yuqori chastotali radioto‘lqinlar 300 mm dan 1 mm gacha bo‘lgan uzunlikka ega bo‘ladi. Huddi detsimetrli va metrli uzunlikdagi to‘lqinlar singari, santimetrli uzunlikdagi to‘lqinlar ham atmosferada deyarli qarshiliksiz tarqaladi (ya'ni, ularni atmosfera deyarli yutmaydi). Ayni omilga ko‘ra ular ham sun'iy yo‘dosh aloqasini ta'minlashda, hamda boshqa muhim telekommunikatsion tizimlarda keng qo‘llanadi. Biz uylarimiz tomlarida ko‘rib ko‘nikib qolgan odatiy sun'iy yo‘ldosh likopchasi (parabola antennasi tarelkasi)ning o‘lchamlari, aynan shunday turdagi elektromagnit to‘lqinlardan bir nechtasining uzunligiga tengdir. Ushbu ko‘rinishdagi elektromagnit to‘lqinlarning nisbatan qisqaroqlari sanoatda, hamda, maishiy turmushda o‘zining mustahkam o‘rniga egadir. Uzoqqa bormay, har birimizning oshxonalarimizda mavjud bo‘lgan mikroto‘lqinli pechlarni eslash kifoya. Mikroto‘lqinli pechning ishlash mohiyati, klistron deb ataluvchi qurilmadagi elektronalrning o‘ta tezkorlik bilan aylanishi tamoyiliga bog‘liqdir. Ushbu aylanish natijasida elektronlar muayyan chastotadagi o‘ta yuqori chastotali elektromagnit nurlanishlarni tarata boshlaydi va ushbu nurlanishlarni suv molekulalari osonlik bilan o‘ziga singdiradi (yutadi). Mikroto‘lqinli pechga taom qo‘yilganida, taom tarkibidagi suv molekulalari o‘ziga kelib tushayotgan mikroto‘lqinlarning energiyasini yutib oladi hamda natijada tezkorlik bilan harakatlana boshlaydi. Molekulalarning ushbu jadal harakati natijasida tarkibida ushbu molekulalar bo‘lgan taomning qizishi (isishi yuzaga keladi). Boshqacha aytganda, taomni tashqaridan turib qizdirish-isitishni amalga oshiruvchi oddiy pech yoki, duxovkalardan farqli o‘laroq, mikroto‘lqinli pech mahsulotni ichidan isitadi. Infraqizil to‘lqinlar: Elektromagnit spektrining ushbu qismidagi to‘lqinlar, uzunligiga ko‘ra 1 mm dan boshalb, 8000 atom diametri (taxminan 800 nm) gacha bo‘lgan uzunlikdagi elektromagnit nurlanishlarini o‘z ichiga oaldi. Ushbu diapazonga oid nurlarni inson bevosita o‘z tanasi - terisi orqali his qila oladi. Ya'ni, ushbu diapazonni biz issiqlik tarzida sezamiz. Agar siz qo‘lingizni olovga, yoki, qizib turgan biror buyumga yo‘naltirsangiz, uning haroratining taftini his qilasiz. o‘sha buyumdan, yoki olovdan taralayotgan mazkur taft, issiqlik aynan biz ta'kidlayotgan infraqizil nurlanishning o‘zginasidir. Ayrim jonivorlarda, masalan ilonlarning ba'zi turlarida, o‘ljasining tanasidan taralayotgan issiqlik - infraqizil nurlanishlariga qarab, uning qayerda va qanday vaziyatda turganini aniqlash imkonini beruvchi tana a'zosi ham mavjud. Yer yuzasidagi deyarli barcha-barcha unsurlar infraqizil nurlanishlar diapazonida elektromagnit to‘lqinlar taratishi boisidan, infraqizil nurlanishlar detektorlari, zamonaviy qidiruv tizimlari hamda navigatsion asboblar ishlab chiqarish sohalaridan katta ahamiyat kasb etadi. Tungi kuzatish asboblarining aksariyati infraqizil nurlanishlarni qayd etuvchi datchiklar bilan jihozlangan bo‘lib, ular bizga «qorong‘uda ko‘rish» imkonini beradi. Bunday asboblar orqali nafaqat odamlarni yoki jonivorlarni, balki, texnika, hamda, boshqa inshootlarning joylashbuvini ham aniqlash imkoni mavjud. Kunduzgi issiqlikdan qizib olgan texnika va inshootlar, termodinamika qonunlariga ko‘ra, tunda atrof sovigach, o‘ziga singdirib olgan issiqlikni tashqi muhitgan tarata boshlaydi. Infraqizil detektorlar esa aynan shu narsani «ilg‘ab» oladi. Bunday asboblar va detektorlar harbiy maqsadlarda va qutqaruv ishlarini tashkillashda juda katta asqotadi. Xususan, ko‘chki, yoki, vayronalar ostida qolgan tirik odamlarni izlab topishda, ularining tanalari taratayotgan issiqlik - infraqizil nurlanishni shunday detektorlar vositasida qayd etiladi va ularning turgan joyi aniqlanadi. Ko‘rinadigan nurlar. Yuqorida ta'kidlanganidek, ko‘rinadigan nurlar, ya'ni, elektromagnit nurlanishlar spektrining bizga ko‘rinadigan yorug‘lik nurlaridan iborat qismi 400 nm dan 800 nm gacha bo‘lgan to‘lqin uzunligidagi nurlanishlarni o‘z ichiga qamraydi. Inson ko‘zi ushbu diapazondagi elektromagnit nurlanishlarni sezish, qayd qilish va tahlil qilish uchun eng ideal vosita o‘laroq yaratilgandir. Buning ikkita sababiyati mavjud. Birinchidan, aytilganidek, ko‘rinadigan nurlar spektriga oid elektromagnit to‘lqinlar, ular uchun shaffof bo‘lgan yer atmosferasida deyarli hech qanday qarshilikka uchramasdan tarqaladi. Ikkinchidan, Quyosh sirtining harorati (taxminan 6000 °C) shundayki, Quyosh nurlari energiyasining eng yuqori nuqtasi aynan bizga ko‘rinadigan yorug‘lik nurlari diapazoniga to‘g‘ri keladi. Shunday qilib, sayyoramizdagi hayot va energiyaning bosh omili bo‘lmish Quyosh, o‘z energiyasinintg eng katta qismini aynan ko‘rinadigan nurlar diapazonida nurlantiradi; qolaversa, bizni o‘rab turgan atrof-muhit ham ushbu nurlar uchun deyarli mutlaqo shaffofdir. Shu sababli ham, inson ko‘zining evolyutsion taraqqiyoti natijasida, aynan ushbu turdagi elektromagnit to‘lqinlarni qabul qilishda moslashib qolgani bejiz emas. Yana bir bora ta'kidlash kerakki, fizika nuqtai nazaridan, odamga ko‘rinadigan yorug‘lik nurlari diapazoniga tegishli elektromagnit to‘lqinlarning (ya'ni, oddiy nurlarning) boshqa turdagi elektromagnit to‘lqinlardan hech bir farqi yo‘q. Ular elektromagnit nurlanishlar yaxlit diapazonning torgina bir qism(cha)sini tashkil qladi xolos. Bu turdagu nurlarning inson uchun ahamiyati shundaki, odam ko‘zi va miyasi biologik jihatdan faqat shu turdagi nurlarni qayta ishlash va tahlil qilishga yaraydigan qilib yaratilgandir (yana kim biladi deysiz, inson miyasi va tafakkurining biz bilmagan qanchada-qancha imkoniyatlari bo‘lishi mumkin...) Ultrabinafsha nurlari Ultrabinafsha nurlar diapazoniga, bir necha ming atom diametriga teng to‘lqin uzunligidagi elektromagnit nurlanishlardan boshlab, atiga bir nechta atom diametriga teng uzunlikdagi nurlanishlar kiritiladi (400-10 nm). Spektrning ushbu qismidagi nurlanishlar tirik organizmlarning faoliyati uchun jiddiy ta'sirlar ko‘rsatadi. Quyosh spektridagi yumshoq ultrabinafsha nurlari (to‘lqin uzunligiga ko‘ra ko‘rinadigan nurlar spektriga yaqin bo‘lgan ultrabinafsha nurlari) muayyan dozalarda terining kuyishini (qorayishni) keltirib chiqaradi. Quyosh nurlari tarkibidan qabul qilingan ultrabinafsha nurlari dozasi ortib ketsa esa, inson terisida o‘tkir kuyishlar - chandiqlar va boshqa nojo‘ya oqibatlar yuzaga kelishi mumkin. Qattiq (qisqa to‘lqinli) ultrabinafsha nurlar esa, tirik to‘qimalar uchun halokatli ta'sir qiladi. Shuning uchun ham bu turdagi ultrabinafsha to‘lqinlarda jarrohlik asboblarini sterilizatsiya qilishda keng qo‘llaniladi. Qisqa to‘lqinli ultrabinafsha nurlar tibbiy anjomlar va buyumlar sirtidagi barcha mikroorganizmlarga qiron keltirib, bemorlarni infeksion xastaliklardan saqlab qoladi. Yer yuzida yashovchi barcha tirik organizmlar, Quyoshda keluvchi va halokatli ta'sir qudratiga ega bo‘lgan qattiq ultrabinafsha nurlanishlarning ta'siridan mustahkam tabiiy qalqon bilan himoyalangan bo‘lib, ushbu himoya qalqoni vazifasini, Yer atmosferasining ozon qatlami bajaradi. Agar mazkur tabiiy qalqonimiz bo‘lmaganida, balki yerdagi hayot faqat okeanlar tubidagina mavjud bo‘larmidi... Rentgen nurlari. Bir necha atom diametrlaridan boshlab, bir necha yuz atom yadrosi diametrlariga teng to‘lqin uzunliklaridagi elektromagnit nurlanishlarni Rentgen nurlanishlari deb ataymiz. Rentgen nurlari organizmning yumshoq to‘qimalari orqali to‘siqsiz o‘tib bora oladi va tananing qattiq qismlari - suyaklardagina akslanadi. Shu sababli ham rentgen nurlarning tibbiy tashxis uchun ahamiyati beqiyosdir. Huddi radioto‘lqinlar singari, rentgen nurlarining ham kashf etilish, hamda, ularning insonga amaliy ko‘mak berishga o‘tishi orasidagi vaqt tafovuti juda qisqa muddatni tashkil qiladi. Rentgen nurlarini 1895-yilda olmon olimi Vilgelm Konrad Rentgen (1845-1923) kashf qilgan bo‘lib, oradan bir necha oy o‘tib, ushbu fizik kashfiyotdan Parij kasalxonalaridan birda bemorning singan suyagini ko‘rish uchun foydalanilgan. Tez orada ushbu amaliyot butun dunyo tibbiyot muassasalarida ommalashib ketdi. Shunisi qiziqki, o‘sha davr farang gazetalari, rentgen nurlarining kiyim-kechaklardan ham o‘ta olishi haqida shov-shuv qilib yozarkanlar, ushbu nurlarning tibbiy tashxis vositasi sifatidagi ahamiyati haqida lom-mim deyishmagan ekan... Gamma-nurlar. Elektromagnit spektrdagi to‘lqin uzunligi bo‘yicha eng qisqa, hamda chastotasi va energiyasi bo‘yicha eng yuksak turuvchi nurlanishlar bu - gamma nurlardir (?- nurlar). Gamma-nurlar o‘ta yuqori energiyali fotonlardan tashkil topgan bo‘lib, hozirgi kunda onkologik xastaliklarni davolash maqsadlarida keng qo‘llanilmoqda. Lekin, gamma-nurlar tirik organizmlar uchun shu darajada halokatli ta'sir qiladiki, ular vositasida havli to‘qimalarni o‘ldirishda amaliyotchi-vrachlarda juda katta ma'suliyat va zargarona aniqlikdan ham yuksak aniqlik talab qilinadi. Zero, gamma-nurlari sog‘lom to‘qimalarga tushsa, ularni ham muqarrar halok qiladi. Xulosa o‘rnida shuni ta'kidlash kerakki, yuqorida ta'riflab o‘tilgan elektromagnit nurlanish turlarining barchasi tashqi ko‘rinishidan har xil bo‘lsa hamki, mohiyatan ularning bari o‘zaro egizaklardir. Spektrning istalgan qismidagi istalgan elektromagnit nurlanishlar, elektr maydoni va magnit maydonlarining vakuumda yoki, biror muhitda o‘zaro ko‘ndalang tebranishlarini o‘zida namoyon qiladi. Ularning barchasi vakuumda yorug‘lik tezligi c bilan tarqaladi hamda, bir-biridan faqatgina to‘lqin uzunligiga ko‘ra farqlanadi xolos. Ayni farq natijasidan esa, ular tashiydigan energiya qiymatlarining farqi yuzaga keladi. Shuni ham aytsih kerakki, maqolada keltirilgan elektromagnit nurlanishlarning to‘lqin uzunliklariga binoan chegaralari nisbiy ravishda olingandir. Boshqa manbalarda sizga yana boshqacharoq tavsif bilan yondoshilgan nisbiy chegaralarga duch kelishingiz ehtimoldan holi emas. Xususan, ba'zan haqli ravishda, mikroto‘lqinlarning katta to‘lqin uzunligiga ega turlarini ham, o‘ta yuqori chastotali radioto‘lqinlar diapazoniga kiritishadi va bunday yondoshuv ham mutlaqo to‘g‘ridir. Shuningdek, qattiq ultrabinafsha nurlar diapazoni hamda, yumshoq rentgen nurlar diapazonlari orasida hamm hamda, qattiq rentgen nurlari va yumshoq gamma-nurlari orasida ham aniq chegaraning o‘zi yoq. Download 7.85 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling