Jilliliq nurlaniwi nizamlari Joba

 

1 

Jilliliq nurlaniwi nizamlari 

 

Joba: 

 

 1.  Absolyut qara dene . 

 2.  Kirxgof nizami. 

3. Stefan-Boltsman nizami. 

4. Reley-Djins ha`m Vin nizamlari. 

Tayanish tu`sinigi: 

    Denenin` nurdi shig`ariwi ha`m jutiwi arasindag`i  ten`salmaqliliq, energiyanin` jiyilik boyinsha bo`listirili?i, 

klassikaliqaliq  fizika ha`m onin` sheklengenligi. 

A`debiyatlar: 

1.

 

Bloxintsev D . I. Osnovi kvantovoy mexaniki, M.1963. 

2.

 

Shpol`skiy E. V. Atomnaya fizika t.a`, M. 1963                                    

     q. E. Rasulov, U. Begimkulov, Kvant fizikasi. T. 2006. 

Tekseriw sorawlari: 

 

   1.   Absolyut qara dene degenimiz ne ? 

        2.  Jilliliq ten` salmaklilig`i degenimiz ne?  

  3.  Stefan-Boltsman ten`salmaqlig`i degen ne? 

 

   4.  Reley- Djins ha`m Vin nizamlari kanday? 

 

 

 

19-a`sirdin`  aqirinda  fizikanin`  en`  a`hmiyetli  ma`selelerinin`  biri  qara  denenin`    jilliliq  nurlaniwin 

izertlew boldi.  

Absolyut  qara  dene  dep  jaqtiliqti  shag`ilistirmaytugin,  al  tek  jutatug`in  denege  aytiladi.  Qara  dene  

retinde diyuali qizdirilg`an, jaqtiliqti sirtqa  shig`armaytugin  yashikti qabil etiwge boladi. Onin`  ishinde  waqit 

o`tiwi menen nurdin` shig`iwi ha`m nurlaniwi arasinda  ten`salmaqliliq ornaydi.  

1859-jili  Gustav  Kirgxof  jilliliq  ten`salmaqlig`i  Waqtinda  denenin`  nurlandiriw  uqiplig`inin`  jutiw 

uqiplig`ina qatnasi jiyilik  ha`m temperaturag`a g`a`rezli, K(ν,T) tu`rindegi  universal funktsiya ekenin ko`rsetti. 

Kirgxof nizami boyinsha qara denenin` nurlandiriw intensivligi  zat materialina baylanisli emes, al tek jiyilikke 

ha`m  temperaturag`a  g`a`rezli  bolip,    fizikler  alinda  turg`an    ma`sele  absolyut  qara  denenin`  nurlandirg`an 

energiyasinin` jiyilik boyinsha bo`listiriw nizamin ornatiw edi. 

Eger,  jilliliq,  ten`  salmaqliq  ornag`an  qara  dene  idisinan  kishi  tesik  arqali  sirtqa  shiqsa,  onda  onin`  tesiginen 

shig`iwshi  energiya  mug`dari  Stefan-Boltsman  nizami  arqali  aniqlanadi.  Bul  nizam  boyinsha  qara  denenin`  bir 

birlik betinen nurlaniwshi energiya mug`dari absolyut  temperaturanin` to`rtinshi  da`rejesine proportsional ha`m 

dene ta`biyatinan g`a`rezsiz: 

4

Т

Е

σ

=

                      

(1) 

bundag`i 

4

10

67

,

5

−

×

=

σ

 Bol`tsman-Stefan turaqlisi. 

Stefan-Boltsman  nizami  ta`jiriybede  tastiyiqlandi.  Na`tiyjede,  nurlani?g`a  kinetikalik  teoriyada 

gazlardin`  jilliliq  qa`siyetlerin  sipatla?shi  energiya,  temperatura  tu`siniklerin  qollaniug`a  bolatug`inlig`i 

aniqlandi . 

Biraq  bunday  jol  menen  nurlang`an  energiyanin`  jiyilik  boyinsha  bo`listiriliwin    ornatiw  iske  aspadi. 

Jaqtiliq  ag`iminin`  erkinlik  da`rejesi    og`ada  u`lken    ha`m  ha`rbir  erkinlik  da`rejesine  ten`dey    kT  energiyasi  

sa`ykes  kelse,  onda  qa`legen    temperaturada  energiya  sheksiz  u`lken  boladi.  Idis  diyualinin`  barliq    jilliliq 

energiyasi elektromagnit tolqing`a aylanip denelerdin` temperaturasi absolyut nolge umtiladi. Eger solay bolsa, 

o`jiredegi  barliq  zatlar  ko`zge  ko`riniwshi  ha`m  ko`rinbeytug`in  jaqtiliq  shig`arar  edi.  Haqiyqatinda  bunday 

emes.  

Da`l  fizikaliq  o`lshewler  denenin`  ha`r  bir  temperaturada  kishi  intervaldag`i  tolqindi  g`ana 

nurlandiratug`inin  ko`rsetedi.  Nurlaniwshi  maksimal`  energiya  Vin  nizaminan  aniqlani?shi  tolqin  uzinlig`ina 

sa`ykes keledi: 

T

a

=

max

λ

                      (2) 

Bul nizam 1893 jili Vin ta`repinen ashildi. Bundag`i  a=0,29 H 10

-2

 m

•

grad  Vin turaqlisi dep ataladi 

ha`m ta`jiriybede aniqlanadi.  

Vin  nizami  boyinsha  ((2)formula)  dene  temperaturasinin`  artiwi  menen  spektr  maksimumi      (

max

λ

) 

qisqa tolqin uzinlig`i betke qaray, yag`niy joqari jiyilik ta`repine qaray jilisadi. Sonliqtan bul nizamdi ko`pshilik 

jagdayda  jilisiw  nizami  dep  ataydi.  Solay  etip  Stefan-Bol`tsman  nizami  toliq  nurlang`an  energiyani,  al  Vin 

nizami spektr maksimumin beredi. Basqasha aytqanda, spektral iymekliktin` maksimumi ha`m iymek astindag`i 

maydan belgili. Endi, usi   iymekliktin` formasin da`l aniqlaw kerek.  

 

2 

20-a`sirdin`  basinda  energiyanin`  spektr  boyinsha  bo`listiriliwin  aniqlawshi  eki  formula  ornatildi.  Ol 

formulalardin` bire?in angliyali ilimpazlar usindi: 

kT

c

x

f

3

8

)

(

πγ

=

           (3)

 

Buni.  Bul  formulani  Reley-Djins  formulasi  dep  ataydi  ha`m  ol  ta`jiriybe  menen    salistirg`anda 

iymekliktin` uzin tolqin ta`repin duris ta`ripleytug`ini  ma`lim boldi.  

Egerde  Reley-Djins  formulasina  erkinlik  da`rejesi  sani  ko`zqarasinan  qarasaq  oni  to`mendegishe 

tu`sindiriw  mu`mkin.  Bul  formulada    ∆

γ

  jiyilik  uchastkasinda 

3

8

с

πγ

  erkinlik  da`rejesi  bolip  onin`  ha`r  birine  

kT

  jilliliq  energiyasi  sa`ykes  keledi  dep  esaplawg`a  boladi.  Biraq  bunday  a`piuayi  talqila?  duris  emes. 

Spektrdin`  ul`trafiolet  jiyiligine  o`tkende  erkinlik  da`rejesinin`  sani  tez  artip  ketedi.  Bul      jiyilik  qansha  joqari 

bolsa spektr sonsha joqari energiyag`a iye boladi degendi an`latadi, yag`niy, bul formula boyinshada barliq dene 

sheksiz u`lken jiyiliktegi elektromagnit tolqinlarin nurlandiriwi kerek.  

Bunday  ju?maq  “ul`trafiolet  apatshilig`i”  dep  ataldi.  Sebebi,  klassikaliq  fizika  tu`sinikleri  tiykarinda 

energiya spektrin tu`sindiriudin` iske aspaytug`inin ko`rsetti.  

Bul ma`sele boyinsha basqa formula 1890 jili usinildi: 

T

b

e

A

F

ν

ν

ν

3

)

(

=

 

       (4) 

Bundag`i A ha`m V lar turaqli shamalar. Vin formulasi spektrdin` ul`trafiolet ta`repin jaqsi tu`sindirdi. 

Biraq spektrdin` uzin tolqin ta`repinde ta`jiriybede aling`an na`tiyjeni bere almadi.  

Solay etip eki formulada absolyut qara dene nurlan- dirg`an energiyanin` jiyilik yamasa tolqin uzinlig`i 

boyinsha  bo`listirili?in  toliq  tu`sindire  almadi.  (1-suwret).  Bul  formulalar  klassikaliqaliq  fizika  tiykarinda 

duzilgen edi. 

 

 

 

 

 

      Vin              Reley-djins 

                             ta`jiyribe 

                                       na`tiyjesi 

 

 

 

 

 

 

 

   1 – Suwret. 

 

 

Kvant haqqinda gipoteza . 

 Plank formulasi. 

 

Joba: 

 

1.

 

Klassikaliqaliq fizikanin` sheklengenligi 

2.

 

Plank gipotezasi  

3.

 

Plank formulasi               

Tayanish tu`sinigi: 

Garmonikaliq ostsillyatorlar, energetikaliq qa`ddiler, diskret qa`ddiler, nurlani?din` u`zlikliligi.  

A`debiyatlar: 

 

        1.   Shpol`skiy E.V. Atomnaya fizika , T.1963 

             2.   Bloxintsev D.I. Osnovi kvantovoy mexaniki,  M.    1961 

             3. E. Rasulov, U. Begimkulov, Kvant fizikasi. T. 2006. 

Tekseriw soraulari: 

 

1.

 

Plank qanday boljaw isledi? 

2.

 

Plank formulasinan Vin formulasin qalay aladi? 

3.

 

Reley-Djins formulasin qalay aladi? 

 

3 

 

Reley- Djins formulasi uli?ma klassikaliq fizika nizamlarina tiykarlangan. 1896 jili using`an formulasin 

Vin  gaz  molekulalarinin`  tezlikler  boyinsha  bo`listirili?inin`  Maksvell  formulasi  tiykarinda  du`zdi.  Vin  ha`m 

Reley-Djins formulalari energiyanin` spektr boyinsha bo`listiriliw iymekliginde maksimum beredi.  

          Biraq  Vin  formulasi  absolyut  qara  denenin`  nurlandirg`an  energiyasinan  spektr  boyinsha  bo`listirili? 

iymekliginin` tek qisqa tolqin bo`legin g`ana duris beredi. 

          Solay etip 19-a`sir aqirinda absolyut qara dene energiyasinin` spektr boyinsha bo`listirili?in tu`sindiriwshi 

2  formula  usinildi.  Olardin  ha`r  biri  ta`jiyribede  aling`an  na`tiyjenin`  tek  bir  bo`legin  g`ana  duris  ta`ripley 

alatug`in edi. Biraq olardin` hesh biri ta`jiyribe na`tiyjesin toliq ta`ripley almadi.  

1900 jili ta`jiriybe na`tiyjesinin` barliq oblastin ta`riyplewshi formulani Plank aldi.  

Plank  o`z  formulasin  ornati?da  energiya  nurlandiriwshi  materialliq  oraylardi  sxemalastirip,  elektr 

zaryadina iye bolg`an siziqli garmonik ostsillyatorlar dep qaradi. Olar qorshag`an elektromagnit maydan menen 

energiya almasadi. Plank gipotezasi tomendegishe: 

Ostsillyatorlar  tek  ayirim,  saylandi  hallarda  boli?i  mu`mkin.  Bul  hallardag`i  olardin`  energiyasi 

energiyanin` en` kishi ma`nisi E

0

 din` pu`tin eselengen ma`nisine ten`: 

ε

 

0,2

 

ε

0,….

n

ε

0

; 

Energiyani  nurlandirg`anda,  yamasa  tutqanda      ostsillyator  usi  diskret  hallardin`  birinshisinen 

ekinshisine araliq hallardi qaldirip sekirip o`tedi.  

Usi gipoteza tiykarinda Plank nurdin` ko`lemlik spektral tig`izlig`i ushin:                                            

1

8

)

(

0

0

3

2

−

=

kT

e

c

F

ε

ε

πν

ν

                (1) 

                                           

 

 formulasin aldi.  

Nurlani?din` qa`legen duris formulasi Vinnin` termodinamikaliq nizaminU` 

)

(

)

(

3

T

F

F

ν

ν

ν

=

              (2) 

qanaatlandiri?i kerek,  onin` ushin 

ν

h

Е

=

0

                     (3) 

Boli?i kerek. Sonda (1) formula: 

 

                                

1

8

)

(

3

2

−

=

kT

h

e

h

c

F

ν

ν

πν

ν

                             

yamasa 

1

1

8

)

(

3

3

−

=

kT

h

e

c

h

F

ν

ν

π

ν

                                  (4) 

Ha`zirgi ?aqitta teoriyaliq fizikada Plank formulasinin` (4) tu`ri qollaniladi. 

Plank  formulasinin`  Reley-Djins  formulasinan  ayirmashilig`i,  Plank  formulasin  erkinlik  da`rejesi 

ko`z-qarasinan tu`sindiri?ge bolmaydi. Eger ha`r bir kvant u`sh erkinlik da`rejesine iye bolsa, onda sistemanin` 

erkinlik  da`rejesinin`  sani  qn(

ν

)  temperaturanin`  funktsiyasi  boladi.  Temperatura  arti?i  menen  erkinlik 

da`rejesinin` sani artip baradi. Klassikaliq fizika ko`z-qarasinan bul aqilg`a sa`ykes kelmeytug`in ju?maq. Biraq, 

tap usi juwmaq fizikani tung`iyiqtan alip shig`iw jolin tabiug`a ja`rdemlesti.  

Plank formulasi spektrdin`     barliq oblastinda ta`jiyribe na`tiyjesi menen dusma-dus keledi.  

Spektrdin` joqari jiylik oblastinda Plank formulasinin` bo`limindegi 1 di esapka almaymiz. Sonda : 

                             

kT

h

е

c

h

F

ν

ν

π

ν

−

=

3

3

8

)

(

                      (5) 

bul Vin formulasi 

                               

T

b

Aе

F

ν

ν

−

=

)

(

                   (6) 

 

menen birdey. (5) ha`m (6) ni salistiriw arqali Vin turaqlilarin aniqla?g`a boladi: 

3

8

c

h

A

π

=

 ;            

k

h

b

=

: 

Plank o`z formulasin Vin formulasi menen salistira otirip turaqli 

h

 tin` ma`nisin aniqladi: 

 

4 

h = 6,55 

⋅

10

-27

rg

⋅

s 

Ol 

h

tin` ha`zirgi qabil etilgen ma`nisi: 

h = 6,62

⋅

10

-14

Dj

⋅

s = 6,62 

⋅

 10 

2`?

⋅

Erg

⋅

s

 

og`ada az pariq qiladi.  

Jiyiliktin` kishi ma`nislerinde, yag`niy uzin tolqin oblastinda   eksponenta ornina: 

)

болса

1

(

1

<<

+

≈

kT

h

kT

h

е

kT

h

ν

ν

ν

 

paydalanip Plank formulasi (n`) ten: 

kT

c

h

kT

c

h

kT

h

c

h

e

c

h

F

kT

h

3

2

3

3

3

3

3

3

8

8

1

1

1

8

1

1

8

)

(

πν

ν

ν

π

ν

ν

π

ν

π

ν

ν

=

=

−

+

=

−

=

 

 

kT

c

F

3

2

8

)

(

πν

ν

=

                      (?) 

Bul Reley-Djins formulasi menen birdey. 

Plank  formulasin  jiyilik  formulasinan  ha`zirgi  qollanilip  ju`rgen  tolqin  uzinlig`i  formasina  o`ti? 

ushin  

2

λ

λ

ν

cd

d

=

 

ten`liginen paydalanadi. 

Reley-Djins, Vin, Plank formulalarinin` grafikleri to`mendegi su?rette ko`rsetilgen. 

      Reley djins 

    f              

              

                  Plank 

           

Vin 

 

   

    

  

 

    

 

    

 

   

  

  

ν

 

 

 

 

 

 

 

5 

Fotoeffekt qubilisi 

 

Joba: 

 

1.   Metall betinen uship shig`i?shi elektronlardin`  

          Energiyasinin` jaqtiliq intensivligine    

           g`a`rezsizligi. 

2.   Jaqtiliqtin` korpuskulyar ta`biyati 

3.   Fotoeffekt formulasi 

 

Metall  betinde  jaktiliktin`  jutili?i,  elektronlardin`  metall  betinen  shig`i?i,  elektron  energiyasinin` 

jaqtiliq jiyiligine g`a`rezliligi, shig`i? jumisi, jaqtiliq kvanti, foton, fotoeffekttin` qizil jiyegi.  

 

A`debiyatlar: 

 

1.   Shpol`skiy E.V. Atomnaya fizika , T.1963 

2.

 

S.E Frish i A.V.Timoreva, Kurs obshey fiziki 

      T.q,M.1953 

3. E. Rasulov, U. Begimkulov, Kvant fizikasi. T. 2006. 

Tekseriw sorawlari: 

1.

 

Fotoelektronlardin`  kinetikalik energiyasi jaqtiliqtin` qanday qa`siyetlerine g`a`rezli? 

2.

 

Foton qanday bo`lekshe?  

3.

 

Fotoeffekttin` qizil jiyiegi degen ne ha`m onin` formulasi? 

 

 

Absolyut  qara  dene  shig`arg`an  nurdin`  intensivliginin`  jiyilik  boyinsha  bo`listirili?in  tusindiri?  ushin 

Plank  elektromagnit  nurinin`  (jaqtiliqtin`)  nurlani?i  ha`m  jutili?i  bo`lek-bo`lek  portsiya  tu`rinde  boladi  degen 

juumaqqa keldi. Jaqtiliqtin` kvant, korpuskulaliq tebiyatqa iye boli?i fotoeffekt qubilisinda ayqin baqlanadi.  

Fotoeffekt  -  bul  jaqtiliq  ta`sirinde  zat  betinen  elektronlardin`    uship  shig`i?i.  Bunda  zat  betinen 

elektronlardin`  shig`i?i  Xollueks  ta`repinen  ta`jriybede  baqlandi.  Ol  elektroskopqa  tutastirilg`an  tsink 

plastignkasin  teris  zaryadlap  keyin  oni  ul`trafiolet  nuri  menen  nurlandirg`anda  elektroskoptin`  japiraqshalari 

jabila 

baslag`an, 

yag`niy 

tsink 

plastinka 

teris 

zaryadlardi 

jog`alta 

baslag`an.  

            Fotoeffekt  qubilisin  birinshi  ret  a`hh?  jili  Genrix  Gerts  baqladi.  Ol  arasinda  ushqin  payda  boli?shi 

shariklerdi jaqtiliq penen nurlandirg`anda ushkinnin` an`sat payda bolatug`inin bayqadi. Keyin ala bul qubilis rus 

fizigi Stoletov ta`repinen izertlengen.  

  Fotoeffekt  qubilisi  jaqtiliqti  tolqin  degen  ko`z-qarastan  tu`sndiri?  sa`tsizlikke  ushiradi. 

Fotoelektronlardin` energiyasinin` jaqtiliq intensivligine g`a`rezliligin jaqtiliq tolqininin` ta`biyati ko`z-qarasinan 

tu`sindiri?  mu`mkin  bolmadi.  Jaqtiliq  jiyiliginin`  ta`siri,  fotoeffekttin`  metall  temperaturasina  g`a`rezliligi 

putkilley tu`siniksiz bolip qaldi.  

         Eynshteyn  bul  qubilisti    Plank  boljaui  tiykarinda  toliq  tu`sindiri?ge  bolatug`inin  ko`rsetti.  Onin`  ushin 

jaqtiliqti  energiyag`a  iye    bolg`an  fotonlardin`  ag`imi  dep  qarau  kerek.  Usi  ko`z-qarastan  fotoeffekt  qubilisi 

to`mendegishe  iske  asadi.  Foton  jutilg`anda  o`zinin`  energiyasin  tolig`i  menen  elektrong`a  beredi.  Egerde  bul 

energiya elektrondi uslap turg`an  baylanis energiyasinan artiq bolsa elektron metall betinen sirtqa shig`adi. Ha`r 

bir elektron tek bir fotonnan g`ana energiya alatug`in bolg`anliqtan (bir elektronnin` bir ?aqitta eki fotondi juti? 

itimallig`i  og`ada  az)  payda  bolg`an  fotoelektronlardin`  sani  jutilg`an  fotonlardin`  sanina,  yag`niy  jaqtiliq 

intensivligine  proportsional.  Al  fotoelektronlardin`  energiyasi  jutilg`an  foton  energiyasina  g`a`rezli.  Al  foton 

energiyasi 

ν

h

  ge ten`. Demek, fotoelektronlardin` energiyasi jaqtiliq jiyiligine siziqli baylanisli.  

          Uli?ma jag`day ushin foton tutilg`andag`i energiya balansi:  

                                        

eV

P

P

h

+

+

=

2

1

ν

         (1)

energiyalik   

tu`rinde jaziladi. Buni Eynshteyn ten`lemesi dep ataydi.  

           Bunda 

1

P

-Elektronnin` atomnan ajirali? 

                              

(ionizatsiya) energiyasi,

R

2

P

 

- Elektronnin` 

dene betinen sirtqa                                 shig`iw jumisi,

eV

-fotoelektronnin` kinetikalik energiyasi. 

              Metallarda  a`dette  ko`p  mug`darda  erkin  elektronlar  bar.                Sonliqtan  metallar  ushin 

1

P

 

=  0      dep 

esaplanadi.      Biraq  elektron  metall  betinen  sirtqa  shig`iwi  ushin  olardi  metall  ishinde  uslap  turi?shi  maydandi 

jen`i?i kerek. Onin` ushin shig`iw jumisi 

2

P

 sariplaniwi kerek. 

     Solay etip metallar ushin Eynshteyn tenlemesi: 

                                 

2

P

eV

h

+

=

ν

 

 

= erkin el(g`

)

2

(

ektronlar bar.

 

tu`rinde jaziladi. 

 

6 

            Eger 

2

P

h

<

ν

  bolsa  elektron  metall  betinen  shig`a  almaydi.  Fotoeffekt  iske  asi?i  ushin 

2

0

P

h

=

ν

 

ten`ligin qanaatlandiriwshi qanday da minimal jiylik boliwi kerek. Bunnan kishi jiyilikte fotoeffekt bayqalmaydi. 

Oni fotoeffekttin` 

 

” qizil jiyegi” dep ataydi.   

             Shig`i? jumisin bile otirip qizil jiyektin` tolqin uzinlig`i 

ν

0

 di esaplawg`a boladi:  

0

0

2

λ

ν

hc

h

P

=

=

                (q) 

           Esaplawlar siltili metallar ushin 

λ

0

 jaqtiliqtin` ko`zge kornetug`in oblastinda, (misali,kaliy ushin 

λ

0

 = u`00 

nm), vol`fram, platina ushin ul`trafiolet oblastta ( misali, vol`fram ushin 

λ

0

 = 20 nm) jatadi. 

           (2)  tenleme  boyinsha  tu`siwshi  jaqtiliqtin`  jiyiligi  menen  foto  elektronlardin`  energiyasi      arasindag`i 

siziqli baylanis boli?i kerek.  Bul baylanistan ( 1-suwret) aling`an tu?rinin`  koordinata ko`sheri  menen jasag`an 

muyeshinin`  tangensi, 

h

  tin`  ma`nisin  beredi.  Foto  elektronlardin`  energiyasin  irkiwshi  potentsial  usili  menen 

aniqlanadi. 

             Bunda katod ha`m  anod arasina teris potentsial belgili bir            ma`niske jetkende fotoelektronlardin` 

kinetikalik  energiyasi  tordin`  potentsial  energiyasina  ten`lesedi  ha`m  tor  potentsiyali,  azg`ana  artqanda 

elektronlar anodka qayta almaydi. Fototok nolge aylanadi. 

                    

 

 

 

 

 

                            ½ mv

2

 

                                                  

νννν