Landsberg Optika pdf

= As
munosabat bilan ifedalanadi vz Bugerning umumlashgan qonuni
/ = /_{0 e}~Acd
koʻrinish oladn, bunda A — konsentratsiyaga ^gbegʻliq boʻlmagan va yutuvli modda molekulasi uchun xarakterli boʻlgan *yangi koeffitsient. *
A ni konsentratsiyaga bogʻliq emas, deb tasdiqlaydigan qonun koʻpincha Ver qonuni deb ataladi, chunki Ber (18R2 y.) rangli suyuqliklarning yorugʻʼlik yutishi ustida oʻtkazgan oʻlchashlari asosida ana shunday xulosaga kelgan e^i. Bu konunning fizik maʼnosi molekulaning yutish kobiliyati atrofdagi molekulalar taʼsiriga* bogʻliq emasligidan iboratdir. Bu konunni srida deb qarash toʻgʻriRoq boʻladi, chunki koʻp xrllarda , ayniksa konsentratsiya ancha kattalashganda, yaʼni yutuvchi modda molekulalari orasidagi masofalar ancha kichiklashganda bu konundan chetlanishlar kuzatiladi. Xuddi shunga oʻxshash, koʻpincha erigan moddalar uchun A koeffisientning qiymati erituvchining tabiatiga bogʻli^ boʻladi. bu ham tekshirilayotgan molekulaning yutish qobiliyatiga atrofdagi molekul al arning taʼsir qilishini koʻrsatadi.
A ni konsentratsiya ga bogʻliq boʻlmaydi, deb xisoblasa boʻladigan hollarda Bugerning umumlashgan (157.2) qonuni yorugʻlik yutishni oʻlchash yoʻli bilan yutuvchi modda konsentratsiyasini aniklash uchun juda foydalidir, chunki bu oʻlchashlar birmuncha murakkab konstʼruksiyali fotometrlar yordamida juda anik bajarilishi mumkin. Bu usul koʻpincha ximiyaviy analizi juda murakkab boʻlgan moddalar konsentratsiyasini tez topish uchun laboratoriya va sanoatda qoʻllanadi (kolorimetriya va spektrofotometriya, absorbsion spektral analiz).
Qeyingi yillarda spektrning ultrabinafsha va ayniqsa infraqizil sohalarida yutilishni oʻlchash asosida murakkab aralashmalarning molekulyar tarkibini analiz qilish ayniqea taraKqiy qildi. Koʻp organik molekulalarning yutish spektrlari juda xarakterli boʻlganligi tufayli aralashmaning molekulyar tarkibini xam, ayrim komponentalarning miqdoriy hissasini ham ishonchli anislash mumkin.
Bu metodning sezgirligi katta, chunki tekshirilayotgan moddaning ye konsentratsiyasi kichik boʻlganda qatlamning d qalinligini orttirish hisobiga yorugʻʼlik koʻp yutilishi mumkin. Juda murakkab tarkibli aralashmalarni tekshirganda turli moddalar yutish polosalarining ustma-ust tushishi tufayli qiyinchiliklar paydo boʻladi. Bu qiyinchiliklar infraqizil sohaga nisbatan ultrabinafsha sohada koʻproq namoyon boʻladi, chunki spektrning ultrabinafsha (va koʻzga koʻrinadigan) qismida yutish polosalari, odatda, infraqizil sohadagidankengroqboʻladi. Analiz qilishda sinaladigan moddani oldindan tayyorlash operatsiyasi (haydash va baʼzi boshka fizik-ximiyaviy operatsiyalar) muhim yordam qiladi, bu operatsiyalar murakkab aralashmani soddaroq tarkibli bir necha fraksiyagaajratishimkoniniberadi. Koʻpinchasuyuqlikni bugʻga aylantirish va absorbsiyani imkon boricha pastroq temperaturalarda oʻrganish juda foydali boʻladi.
Yuqorida bayon qilingan qonuniyatlar tajribadan topilgan. Garchi atrofdagi molekulalar taʼsiri natijani ancha oʻzgartirsada, bu qonuniyatlar yorugʻʼlikning absorbsiya qonunlarinn aeosan yorugʻʼlikni yutuvchi atom yoki molekulaning xossalari anislashini koʻrsatadi. Ayniqsa suyuq va qattiq jismlarda atrofdagi molekulalarning taʼsirida atomninr absorbsiya ʼq°(5iliyati tubdan oʻzgaradi, chunki atrofdagi molekulalar maydoni taʼsirida atomlarning optik xossalarini belgilovchi elektronlarning xarakteri butunlay oʻzgarib ketadi. Bu hodisa ayniqsa metallarda ravshankoʻrinadi. Haqiqatan ham, metallarning bugʻlari, hatto, masalan, kumush yoki natriy kabi metallarning bugʻlari boshqa moddalarning bugʻlari (gazlari) singari yaxshi izolyatorlar ekanligi, ammo metall kumush yoki metall natriy elektrni eng yaxshi oʻtkaz-uvchilar ekanligi maʼlum. Shunday dilib, atomga eng boʻsh bogʻlangan elektronlar metallarning yakkalangan atomlarida va kondensirlangan metallda keskin fardlanuvchi dolatlarda boʻladi. Shuning uchun natriy metalining yutish spektri natriy bugʻi uchun xarakterli boʻlgan va 28.14rasmda tasvirlangan yutish spektriga sira oʻxshamaydi.
Baʼzi moddalar, masalan, siyrak yer elementlari atomlarida, jumladan neodim (Nd) va prazeodim (Rg) atomlarida optik elektron koʻpchilik moddalardagi kabi, xususan ishdoriy metallardagi kabi atomning eng chekkasidagi gruppaga emas, balki ichki gruppalardan biriga tegishli boʻlishini anid deb disoblash mumkin. Siyrak yer elementlaridagi optik elektronning bunday «dimoyalangan» ichki vaziyatda boʻlishi bu moddalarning datto dattid modda (shisha) ichiga kiritilgan tuzlari yakkalangan atomlarning yutish polosalariga oʻxshash juda ensiz yutish polosalari dosilʼ qilishiga sabab boʻladi. Bu fakt va mulodazalar yorugʻʼlik yutishning tabiati toʻgʻrisidagi masala yakkalangan atomlarning, yaʼni siyrak gazlarning yorugʻʼlik yutishini tekshirganda oson xal dilinishi mumkinligini koʻrsatadi.
Atomda elektron tebranishlarining soʻnishini xarakterlovchi koeffitsient (156 -§) absorbsiya hodisasini izohlab beradi. Hadidatan ham, yutuvchi muhitda g chudurlikka yetib borgan yassi toʻldin ampliiudasi
(
Л₀ехр
157.3)
"koʻrinishda ifodalanishini topgan edik (d. 156.12). Ravshanki, bu donun Buger dochuniga ekvivalent, chunki bu dolda z = d, toʻldin intensivligi amplituda kvadratigaproporsional boʻlganligidan a
yutilish koeffitsienta pk bilan ifodalanadi. Koʻrib oʻtganimiz-
A°
dek, g = 0 boʻlganda pk koeffitsient (binobarin, a dam) no’lga aylanadi, yaʼni g koeffitsient no’lga tent boʻlgan mudit yorugʻʼlikni yutmaydi.
Ammo bizning mulodazalarimizda ishtirok etayotgan g koeffitsient sof matematik maʼnoga ega va elektronning tushayotgan toʻldindan olgan energiyasinivg sarf boʻlishiga olib keluvchi butun bir dator protsesslarni oʻz ichiga olgan edi.
a) Ossillyator olgan energiyaning sarflanishiga alokador boʻlgan protseslardan biri ikqilamchi toʻldinlar chidarish protsessidir. Ossillyator jamgʻargan energiya nurlanish odibatida sochiladi, shu tufayli ossillyator tebranishlari amplitudasi, soddalashgan nazariyadan kelib chidadigancha (soʻnishsiz majburiy tebranishlar), cheksiz kiymatlarga intilmaydi va muayyan chekli diymatlar oladi. Soʻnishning bu sababini Plank koʻrsatgan va u «nurlanish tufayli soʻnish» deyiladi; bu sabab birlamchi toʻldinning nuriy eyergiyasini energiyaning boshqa turlariga aylantirmaydi, faqat bu nuriy energiyani _lamma tomonlarga sochadi. Demak, dastlabki yoʻnalishda tarqalayotgan yasen toʻlqinning energiyasi kamayadi va binobarin, yuqorida tavsiflangan tadqiqot usullari yorugʻʼlikning susayganini qayd qiladi.
Ammo L, I. Mandelshtam sochilish tufayli soʻnish faqat yakkalangan ossillyatorda toʻla yuz berishini koʻrsatgan. Muhitning turli ossillyatorlari sochayotgan ikqilamchi toʻlqinlarning interferensiyasi tufayli tushayotgan toʻlqinning susayishi ancha kompensadiyalangan boʻlishi mumkin.
Bu hodisa yorugʻʼlik sochilishi xrdisasi bilan chambarchas bogʻlangan va keyinroq birmuncha batafeil koʻrib chiqiladi (q. XXIX bob).
Soʻnishning koʻrsatilgan sababi, ayniqsa past temperaturalarda juda siyrak gazlar uchun koʻproq, suyuq va kristall jismlar uchun kamroq ahamiyatga ega boʻlishi mumkin, bunda bu moddalarning ossillyatorlari tamomila bir jinsli muhit tashqil ztib joylashadi.
Nurlanish qancha koʻp boʻlsa, yaʼni majburiytebranish amplitudalari qancha katta boʻlsa, nurlanish tufayli soʻnish shuncha katta boʻladi. Bu amplituda ifodasining maxrajida (so₀² — so²) ayirma boʻlganidan, bu ifoda so = so₀ boʻlganda maksimumga erishadi, yaʼni maksimal yutilish atomning xususiy tebranishlari chastota^ siga teng boʻlgan so₀ chastotaga muvofiq keladi. Bu xulosa anomal dispersiya sohasi bilan maksimal yutilish sohasi ustma-ust tushishini koʻrsatgan Kundt kuzatishlariga muvofiqdir.
b) Yorugʻʼlikning «chin» yutilishiga olib keladigan, yaʼni nuriy energiya boshqa tur energiyaga, masalan, issiqlikka oʻtadigan boshqa protsesslar ham boʻlishi mumkin. Lorents gazda uygʻongan, yaʼni tebranayotgan atom bilan boshqa atomning toʻqnashishidan iborat ana shunday protsess boʻlishini koʻrsatdi. Bu holda tebranish energiyasi toʻqnashgan atomlarning ilgarilanma harakat energiyasiga, yaʼni issiqlikka aylanadi. so = so₀ boʻlgan hoLda bu protsess juda koʻp energiya yutadi. Kondensatsiyalangan muhitlarda (suyuqlik, kattiq jismlarda) uygʻongan atomdan yoki molekuladan energiya ancha oson uzatiladi, chunki muhit zarralari zich joylashgan va ularning oʻzaro taʼsiri kuchli boʻladi, Masalan, suyuqliklarda yadrolar tebranishlarining energiyasi qoʻshni molekulalarga Yu^¹² s tartibidagi vaqtda uzatiladi.
S. I. Vavilov tajribalarini muhokama qilishda biz tushayotgan kuchli nurlanish taʼsirida yutuvchi zarralar sonining oʻzgarishiga eʼtiborni jalb qilgan edik. Ammo bu effekt yoru/likning intensivligi katta boʻlgʻanida yuz beradigan yagona effekt emas. 156-§ da zaryadlari kvazielastik kuch taʼsirida muvozanat vaziyatiga qaytadigan atomning garmonik ossillyator sifatidagi tasavvuri bilan yutilish va dispersiya krnunlarining chambarchas bogʻliq ekanligi taʼkidlangan edi. Agar yorugʻʼlik intensivligi, bins-barin, zaryadlar tebranishining amplitudasi katta boʻlsa, u holda qaytaruvchi kuch kvazielastik xarakterda boʻlmay qoladi va atomni angarmonik ossillyator sifatida tasavvur qilish mumkin. Mexanika kursidan maʼlumki, bunday osdillyatorni chastotasi © boʻlgan tashqi sinusoidal kuch tebrantirganda uning harakatida so ga karrali (2©, 3© va hokazo) chaetotalar bilan oʻzgaruvchi tashqil etuvchilar paydo boʻladi. Endi ossillyatorning (garmonik taqribda hisoblab topilgan) xususiy ©₀ chastotasi, masalan, 2© chastotaga teng boʻlsin, deb faraz qilamiz. Bu holda zaryadlarning tebranish energiyasi ayniqsa katta boʻladi, bu energiya atrofdagi muhitga uzatiladi, yaʼni yu = ¹/₂ yu₀ chastotali yorugʻʼlik saylab yutiladi. Shunday qilib, moddaning yutish spektrida ©₀ chastotali chiziqdan tashqari, ¹/₂©₀ chastotali, shuningdek ¹/₃©₀ va hokazo chastotali chiziqlar ham boʻlishi kerak. Yorugʻʼlik intensivligi ortishi bilan bu chiziqlarning yutilish koeffitsienta x.am ortib borishini tushunish oson.
Kvantiy tasavvurlar sohasida tebranishlarning xususiy yu₀ chastotasiga Ye_t va Ye_p energiyali t va p holatlar orasidagi oʻtishning ( i_tp = (E_t—E_n)jh chastotasi toʻgʻri keladi (q. 156-§). Binobarin, 1/2 ©₀ chastotali yutilish chizigʻiga atomning p holatdan t holatga birdaniga ikki foton yutib oʻtishi toʻgʻri keladi, chunki