Jumayev Suxrob Faxriddin oʻgʻlining

II BOB. YORUGʻLIK DISPERSIYASI VA UNING KLASSIK NAZARIYASI
2.1-§. Maksvellning elektromagnit nazariyasi qiyinchiliklari.
Vakuumdagi yorugʻlik toʻlqini chastotaga bogʻliq boʻlmagan oʻzgarmas tezlikda (c = 2.9979 cm/s) tarqaluvchi yuqori chastotali oʻzgaruvchan elektromagnitik maydondan iborat. Yorugʻlik tezligining kuzatishlarda juda ishonchli ravishda aniqlangan deb hisoblanishi mumkin. Masalan, uzoqdagi qoʻshaloq yulduzlar tutilishini tadqiq etish tutilishning boshlanishi va oxirida bizga yetib kelgan yorugʻlikning spektral tarkibida hech qanday anomaliyalar yoʻq ekanligini koʻrsatadi. Vaholangki, yulduzning tutilishi yoki uning oʻz yoʻldoshi soyasida chiqishi uncha monoxromatik boʻlmagan va koʻp monoxramatik nurlar superpozitsiyasi natijasi deb qaralishi mumkin boʻlgan yorugʻlik impulsi tarqalishining uzilishi va boshlanishini bildiradi. Agar bu nurlar planetalararo fazoda turli tezlikda tarqalganida edi, u holda impuls bizga ancha deformatsiyalangan holda yetib kelishi kerak edi. Masalan, soddalik uchun bu impuls ikkita deyarli monoxramatik (“koʻk” va “qizil”) gruppadan tashkil topgan va “qizil” gruppaning tarqalish tezligi “koʻk” gruppanikidan katta deb faraz qilamiz; bu holda biz tutilish boshlanishida yulduz rangining normal rangdan koʻkka oʻzgarishini, tutilish oxirida esa qizildan normal rangga oʻzgarishini, tutilish oxirida esa qizildan normal rangga oʻzgarishini kuzatgan boʻlardik. Qoʻshaloq yulduzlardan bizgacha boʻlgan masofa juda katta boʻlganligidan tezliklarning bir-biridan hatto ozgina farq qilishi sezilarli effekt yoʻq. Masalan, argonning Algol nomli oʻzgaruvchan yulduz ustida oʻtkazgan kuzatishlari Aragoni qizil va binafsha nurlarning tarqalish tezliklari orasidagi farq bu tezlikning yuz mingdan bir ulushidan ham kichik degan xulosaga olib keldi. Bu va unga oʻxshash kuzatishlar planetalararo fazoda (Planetalararo fazo vakuumga eng yaqin keladi deb hisoblanishi mumkin Astrofizika ma’lumotlariga koʻra, planetalararo fazodagi moddaning oʻrtacha zichligi – 1 c ga 1 atom chamasida, vaholangki eng yaxshi vakuum asboblarida zichlik 1 c ga atomdan kam emas odatda ancha katta). yorugʻlik dispersiyalanmaydigan deb iqror boʻlishiga majbur qiladi. Yorugʻlik muhitlarga kirganda uning tezligi oʻzgaradi(refraksiya yoki sinish) va bunda turli chastotalar uchun muhitlardagi tezlik turlicha boʻladi, ya’ni n sinish koʻrsatkichi toʻlqinning chastotasiga yoki uzunligiga bogʻliq boʻladi: n= (λ) bu esa yorugʻlik dispersiyasi deyiladi.
Yorugʻlik dispersiyasining mavjud boʻlishi yorugʻlikning dastlab Maksvell yaratgan elektromagnitik va optik hodisalarni bir butun qilib bogʻlagan bu nazariya olgʻa qarab qoʻyilgan katta qadam boʻlib, katta masshtabdagi ilmiy umumlashtirishdan iborat edi. Maksvell nazariyasi oʻzidan deyarli chorak asr oldin kashf etilgan Faradey hodisasining (qutblanish teksligining magnit maydonida burilishining) ma’nosini ochish imkonini berdi; bu nazariya, shubhasiz, magnitooptika va elektrooptika sohasida Kerrning ikki muhim kashfiyotiga (elektr maydonida nurning ikkiga ajaralib sinishi va magnitlangan ferromagnitikdan qaytishda qutblanish tekisligining burilishi) olib kelgan kelgusi tadqiqotlarga turtki boʻldi. Nihoyat, Maksvell nazariyasi “elastiklik” optika mujmalliklari va ziddiyatlarini bartaraf qildi.
Maksvell nazariyasining muhim xulosasi – elektromagnitik maydonning vakuumda tarqalish tezligi tok kuchining elektromagnitik va elektrostatik birliklari nisbatiga teng degan qoida boʻladi; ahamiyati bundan kam boʻlmagan ikkinchi xulosa quydagidir: elektromagnitik toʻlqinlarning sinish koʻrsatkichi ga teng, bunda muhitning dielektrik singdiruvchanligi, magnit singdiruvchanligi. Shunday qilib, elektromagnitik toʻlqinning, xususan yorugʻlikning tarqalish tezligi yorugʻlik tarqalayotgan moddaning konstantalariga bogʻlanadi. Bu konsatantalar dastlab Maksvell tenglamalariga formal ravishda kiritilgan va sof fenomenologik xarakterli edi. Shuni eslatib oʻtamizki, mexanik (elastiklik) nazariyada muhitning optik xarakteristikalari (yorugʻlik tezligi) bilan uning mexanik xossalari (elastiklik, zichlik) orasida hech qanday bogʻlanish topilgan emas edi. Ma’lumki, bir qator gazsimon va suyuq dielektriklar uchun Maksvellning n = (chunki birga yaqin) munosabatga ancha toʻgʻri boʻladi; turli moddalarga tegishli quydagi ma’lumot buni tasdiqlaydi;

N	Modda	n
1	Azot	1.000299	1.000307
2	Vodorod	1.000139	1.000139
3	Karbonot angdrid	1.000449	1.000485
4	Geliy	1.000035	1.000037
5	Azot (II) oksid	1.000507	1.000547
6	Suyuq toluol	1.499	1.549
7	Benzol	1.501	1.511

(2.1.1) – jadval. Gazsimon va suyuq dielektriklar

Ammo boshqa koʻp moddalarda, masalan, shishada, suv va spirt kabi suyuqliklarda doimiy dan ancha kata. Chunonchi suvda 1.75 boʻlgani holda Bundan tashqari, yuqorida aytilgandek, sindirish koʻrsatkichi toʻlqin uzunlikka bogʻliq (dispersiya). Shunday qilib, Maksvell tenglamalarini muhitning dispersiya hodisasini tavsiflovchi qandaydir modeli bilan toʻldirish zarurligi ma’lum boʻldi. Elektromagnitik nazariya asosida yorugʻlik dispersiyasini izohlab berish qiyinchiliklarini elektroniy nazariya butunlay bartaraf qiladi; bu nazariya fenomenalogik va parametrlarni molekulyar nuqtai nazardan talqin qilish imkonini berdi va ayni vaqtda elektromagnitik maydon chastotasining ga, binobarin, n ga koʻrsatadigan ta’sirini izohlab berdi.