Kurs ishi rahbari G`aynazarova q bajardi Qurbonova y mundarija

II Bob. KOMPTONNING SOCHILISH FORMULASI. KOMPTON EFFEKTI: KVANT
MEXANIKASINING ASOSI. FOTONLARNING ASOSIY XOSSALARI

2.1 Kompton effekti
Kompton effekti, elektromagnit nurlanishning erkin elektronlar tomonidan elastik tarqalishi, to'lqin uzunligining oshishi bilan birga; kichik to'lqin uzunlikdagi nurlanishning tarqalishi paytida kuzatiladi - rentgen va gamma nurlanish (Qarang. Gamma nurlanish). Kompton effektida birinchi marta nurlanishning korpuskulyar xususiyatlari to'liq namoyon bo'ldi.K. e. 1922 yilda amerikalik fizik A. Kompton tomonidan kashf etilgan , kerosinda sochilgan rentgen nurlarining to'lqin uzunligi tushganidan ko'ra uzunroq ekanligini aniqladi. To'lqin uzunligining bunday o'zgarishini klassik nazariya tushuntirib bera olmadi. Darhaqiqat, klassik elektrodinamikaga ko'ra (Elektrodinamika) , davriy ta'siri ostida elektr maydoni elektromagnit (yorug'lik) to'lqin, elektron maydon chastotasiga teng chastota bilan tebranishi kerak va shuning uchun bir xil chastotali ikkilamchi (tarqalgan) to'lqinlarni chiqaradi. Shunday qilib, "klassik" sochilish holatida (uning nazariyasini ingliz fizigi J. J. Tomson bergan. va shuning uchun "Tomson" deb ataladi) yorug'likning to'lqin uzunligi o'zgarmaydi.K. e.ning asl nazariyasi. kvant tushunchalari asosida A. Kompton va mustaqil ravishda P. Debay tomonidan berilgan (Debay). . Kvant nazariyasiga ko'ra, yorug'lik to'lqini yorug'lik kvantlari oqimi - fotonlardir. Har bir foton ma'lum energiyaga ega E γ = hy = hcl l va impuls p γ = (h/λ) n, bu erda l - tushayotgan yorug'likning to'lqin uzunligi ( υ uning chastotasi) dan - yorug'lik tezligi, h- Plank doimiysi va n-to'lqinning tarqalish yo'nalishidagi birlik vektori (indeks da fotonni bildiradi). K. e. kvant nazariyasida bu ikki zarrachaning elastik to'qnashuviga o'xshaydi - tushayotgan foton va tinchlikdagi elektron. Har bir bunday to'qnashuvda energiya va impulsning saqlanish qonunlari kuzatiladi. Foton elektron bilan to'qnashib, unga energiya va impulsning bir qismini o'tkazadi va harakat yo'nalishini o'zgartiradi (tarqaladi); foton energiyasining kamayishi tarqalgan yorug'lik to'lqin uzunligining oshishini anglatadi. Ilgari tinch holatda bo'lgan elektron fotondan energiya va impuls oladi va harakatlana boshlaydi - orqaga qaytishni boshdan kechiradi.
To'qnashuvdan keyin zarrachalarning harakat yo'nalishi, shuningdek ularning energiyalari energiya va impulsning saqlanish qonunlari bilan belgilanadi. To‘qnashuvgacha va to‘qnashuvdan keyingi zarrachalarning umumiy energiyasi va umumiy impulslari tengligini ifodalovchi tenglamalarning qo‘shma yechimi (to‘qnashuvdan oldin
elektron tinch holatda bo‘lgan deb hisoblasak) yorug‘lik to‘lqin uzunligi Dl siljishi uchun Kompton formulasini beradi:
Dl= l" - l= l o (1-cos a). (2.1)
Kompton effekti rentgen nurlarining yupqa qatlamdagi materiyaning tarqalishi bilan birga keladigan to'lqin uzunligini o'zgartirishdan iborat. Bu hodisa Artur Komptonning ishidan bir necha yil oldin ma'lum bo'lgan, u 1923 yilda ushbu ta'sirning mavjudligini tasdiqlovchi sinchkovlik bilan o'tkazilgan tajribalar natijalarini nashr etgan va shu bilan birga buning uchun tushuntirishni taklif qilgan. (Tez orada P.Debay tomonidan mustaqil tushuntirish berildi, nima uchun bu hodisa ba'zan Kompton-Debay effekti deb ataladi).O'sha paytda yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirini tavsiflashning ikkita mutlaqo boshqacha usuli mavjud edi, ularning har biri sezilarli miqdordagi eksperimental ma'lumotlar bilan tasdiqlangan. Bir tomondan, Maksvellning (1861) elektromagnit nurlanish nazariyasi yorug'lik elektr va magnit maydonlarning to'lqinli harakati ekanligini ta'kidladi; boshqasi bilan, kvant nazariyasi Plank va Eynshteyn ma'lum sharoitlarda moddadan o'tuvchi yorug'lik nuri u bilan energiya almashishini va almashinuv jarayoni zarrachalarning to'qnashuviga o'xshashligini isbotladi. Kompton ishining ahamiyati shundaki, u kvant nazariyasining eng muhim tasdig'i edi, chunki Maksvell nazariyasi eksperimental ma'lumotlarni tushuntirishga qodir emasligini ko'rsatib, Kompton kvant gipotezasiga asoslangan oddiy tushuntirishni taklif qildi. To'lqinlar nuqtai nazaridan rentgen nurlarining tarqalishi moddaning elektronlarining majburiy tebranishlari bilan bog'liq, shuning uchun tarqalgan yorug'lik chastotasi tushayotgan yorug'lik chastotasiga teng bo'lishi kerak. Kompton tomonidan ehtiyotkorlik bilan o'tkazilgan o'lchovlar shuni ko'rsatdiki, tarqoq rentgen nurlanishida doimiy to'lqin uzunlikdagi nurlanish bilan bir qatorda biroz uzunroq to'lqin uzunligidagi nurlanish paydo bo'ladi.
Kompton grafitda rentgen nurlarining tarqalishi bo'yicha tajriba o'rnatdi. Ma'lumki, ko'rinadigan yorug'lik juda kichik, lekin hali ham makroskopik ob'ektlarga (changda, suyuqlikning kichik tomchilarida) tarqaladi. Boshqa tomondan, rentgen nurlari juda qisqa to'lqin uzunlikdagi yorug'lik sifatida atomlar va alohida elektronlar tomonidan tarqalishi kerak. Kompton tajribasining mohiyati quyidagicha edi. Monoxromatik rentgen nurlarining tor yo'naltirilgan nurlari grafitning kichik namunasiga yo'naltiriladi (bu maqsadda boshqa moddadan foydalanish mumkin). Ma'lumki, rentgen nurlari yaxshi o'tish qobiliyatiga ega: ular grafit orqali o'tadi va shu bilan birga ularning bir qismi grafit atomlari tomonidan har tomonga tarqaladi. Bunday holda, tarqatish amalga oshirilishini kutish tabiiydir:
1) chuqur atom qobig'ining elektronlarida (ular atomlar bilan yaxshi bog'langan va tarqalish jarayonida atomlardan ajralmaydi),
2) tashqi, valent elektronlarda, aksincha, atomlar yadrolari bilan zaif bog'langan. Ularni rentgen nurlari kabi qattiq nurlar bilan o'zaro ta'sirida erkin deb hisoblash mumkin (ya'ni, ularning atomlar bilan bog'lanishiga e'tibor bermaydi).

2.6. Kompton tajribasi- ning sxemasi.

Y
2.7- raem. Sochilgan rentgen nurla- rinig seektri.
Bu qiziqish uyg'otadigan ikkinchi tartibli tarqalish edi. Tarqalgan nurlar turli xil tarqalish burchaklarida ushlangan va tarqalgan nurning to'lqin uzunligi rentgen spektrograf yordamida o'lchangan. Spektrograf plyonkadan kichik masofada joylashgan sekin tebranuvchi kristalldir: kristall chayqalganda, Vulf-Bragg shartini qanoatlantiradigan diffraktsiya burchagi topiladi. Hodisa to'lqin uzunliklari va tarqalgan yorug'lik o'rtasidagi farqning tarqalish burchagiga bog'liqligi aniqlandi. Nazariyaning vazifasi bu bog'liqlikni tushuntirish edi. Plank va Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, chastotali yorug'lik energiyasi ν qismlarga ajratilgan - kvantlar (yoki fotonlar), ularning energiyasi E Plank doimiysi h ga ko'paytiriladi. ν . Kompton esa foton impulsni olib yuradi, deb taklif qildi, bu impuls (Maksvell nazariyasidan kelib chiqadi) yorug'lik tezligi c ga bo'lingan E energiyasiga teng. Maqsadli elektron bilan to'qnashganda, rentgen kvanti unga energiya va impulsning bir qismini o'tkazadi. Natijada, tarqoq kvant nishondan kamroq energiya va impuls bilan, demak, past chastota bilan (ya'ni, uzunroq to'lqin uzunligi bilan) uchib ketadi. Komptonning ta'kidlashicha, har bir tarqalgan kvant birlamchi foton tomonidan urib tushirilgan, eksperimental ravishda kuzatilgan tez qaytariladigan elektronga mos kelishi kerak. Yorug'likni fotonlar nuqtai nazaridan ko'rib chiqing. Biz individual fotonning tarqalganligini taxmin qilamiz, ya'ni. erkin elektron bilan to'qnashadi (biz valent elektron va atom o'rtasidagi bog'lanishni e'tiborsiz qoldiramiz). To'qnashuv natijasida biz tinch deb hisoblagan elektron ma'lum tezlikka ega bo'ladi va shunga mos energiya va impuls; foton esa harakat yo'nalishini o'zgartiradi (tarqaladi) va energiyasini kamaytiradi (uning chastotasi pasayadi, ya'ni to'lqin uzunligi ortadi).
oʻtkazadi.