Magnit maydanindagi jaqtiliq spektrinin quramalasiwi. Zeeman effekti temasinda jaz

1.1. Jaqtılıq spektri
1629 jıldayaq Rene Dekart nurlardıń prizma hám túrli sırtqı kórinisler degi shıyshelar boylap háreketleniw hádiyselerin ilimiy tiykarlab bergen hám áyneklerdi ısıwlaw mexanizmlerin oylap tapqan. Shontland professorı Gregori, qabarıq aynalar teoriyasına tayanadigan hám óz dáwiri ushın jetilisken esaplanatuǵın teleskop modelin oylap tabıw etdi. Sol tárzde, sol waqıtlardayoq ámeliy optikalıqa rawajlanıwdıń salıstırǵanda joqarı dárejesine kóterildi hám sol zaman ilimiy jámiyetshilikti ózine kóbirek tartqan pán tarawlarınan birine aylandı [5].
1666 jılǵa kelip, Nyuton optikalıq izertlewlerdi basladı. Dekart dáwirinen berli kún tártibinde bolıp kiyatırǵan nurdıń sınıwı teoriyası onsha da ilgeri jılısıwǵa eriwmegen edi. Oq jay reńleri hám jismalarning reńi haqqındaǵı ilimiy túsinikler talayyin shálkes bolıp, zaman ılım pán ǵayratkerleriniń derlik barlıǵı, ol yamasa bul reńni «qorong'ulik menen jaqtılıqtıń málim muǵdarlar daǵı qospası» yamasa «ikki qıylı reńniń túrli koefficientlerdegi qospası» formasında túsindiriwar edi [9].
«Óz ózinden ekenin aytıw kerek, buymlarga prizma yamasa sapasız optikalıq shıyshe arqalı qaralaganda kórinetuǵın bolatuǵın oq jaylı jilvlanish hádiysesi optikalıqa menen shuǵıllanǵan hár kimga kundek ayqın edi. Lekin, olardıń barlıǵı, nurlarning' prizma yamasa úlkenlestiriwshi ayna arqalı ótkenindegi sınıw kórsetkishi ulıwma birdey jáne bul sınıw hádiysesi tek usı qurallardıń materialı maydanınıń tegis emesligi menen baylanıslı degen» túsinik menen óz pikirlerin juwmaqlar edi. Barinen burın Nyuton úlkenlestiriwshi ayna hám áyneklerdi ısıwlaw ústinde júdá kóp isledi. Bul jumıs processleri onıń Rene Dekart hám Jeyms Gregorining qollanbaları arqalı teoriyalıq tárepten tanıs bolǵan - Nurlardıń sınıwı hám sawleleniwi nizamlıqları menen tikkeley ámeliyatda, tájiriybe jolı menen tanısıwına sebep boldı. Nyuton ayriqsha ıqlaslılıq menen optikalıq tájiriybeler ceriyasini baslap jiberdi hám olardıń hár birewiniń nátiyjelerin óz ilimiy jumıslarında tolıq bayanlaıp bardı. Tómende onıń usı tarawǵa tiyisli izertlewleri boyınsha Korollıǵılıq jámiyetinde etken shıǵıwınan kóshirip alınǵan keltiremiz:
«1666 jıldıń basında, yaǵnıy nosferik forma daǵı optikalıq shıyshelardı ısıwlaw menen gúmira bolǵan waqtımda men úshmúyeshlikli shıyshe prizma tayarlaedim hám ol arqalı, sol ataqlı reńlerdiń jilwalanıw hádiysesin baqlawǵa qarar etdim. Bul maqsette men xanamni qorng'ulatdim hám quyash nurlarınıń jińishke sańlaq boylap kirey alıwı ushın áynek qapılarında kishi qıyalar qaldırdim. Áwele men prizmanı jaqtılıqtıń qarama qarsı diywalǵa salıstırǵanda sınıwı ushın nurdıń usınday kirip túsip atırǵan jayına qoydım. Bunda payda bolǵan jaqtı hám serjilo reńler meni ózine pútkilley rom etdi. Lekin, bir qansha waqıttan keyin, ózimdi bul hádiysege jáne de itibarliroq qarawǵa májbúrlegen halda ulrning talay uzın cho'ziqligi formasın kórip júdá tańlanıwlandim. Sebebi men sol waqıtqa shekem ózimge málim bolǵan, nurlardıń sınıw nizamlıqlarına qaray olardı sheńber formasında kóremen dep o'ylagan edim. Reńler qaptal tárepden tuwrı sızıqlar menen shegaralanǵan edi, jaqtılıq sonatuǵın aqırǵı úshlerinde bolsa olardıń forması qanday ekenligin anıqlawdıń múmkinshiligi joqday tuyulardi; ol hátte yarım sheńberge uqsap da ko'rindi [3].
Bunday reń spektrining uzınlıǵın onıń keńligi menen salıstırıwlap sonı anıqladimki, uzınlıq keńlikten 5 márte úlken eken. Disportsiya sonshalıq ǵayrıoddiy ediki, ol meni ádetiy qızıǵıwshılıq dárejemdan da artıqlaw miqiyosda tańlanıwlantirib qoydı. Meniń bul hádiysediń sebebi ne bolıwı múmkinligin anıqlawǵa bolǵan qızıǵıwshılıǵım da sol dárejede artıp ketti. Aynanıń qalıńlıǵınıń hár túrlılıǵı yamasa, qaranǵilıq menen jaqtılıqtıń shegarası bunday effektti payda etiwi múmkinshiligı haqıyqatlıqtan jıraq edi. hám men bárinen burın áyne bul hádiysediń sebepleri úyreniwge ahd etdim hám eger jaqtılıqnı hár túrlı qalıńlıqtaǵı shıysheden o'tkagandab ne bolıwı, yamasa, hár túrlı ólshem degi sańlaqlardan ótkergana ne bolıwı, yamasa, eger, prizmanı bınadan sırtda sonday ornatilsaki, ol jaqtılıqtıń áynek sańlaqına kiriwinden aldın sindirsa hám keyin bul sınǵan nurlar áynek sańlaqınan kirsa ne júz beriwin tekserip kórdim. Lekin, bul jaǵdaylardıń qandayda-birı da áhmiyetli emes ekenligin bilip aldım. Barlıq jaǵdaylarda reńler dástesi sol sollıǵınsha qalaberdi [3] .
Sonda men oylap qaldım: Reńlerdiń prizmadan keyingi keńeyiwi shıyshediń qanday da nuqsanı yamasa aldın hesh kim bilmagan kútilmegen jaǵday sebebinen emespekin? Bunı tekserip kóriw ushın men aldınǵısına uqsas, taǵı bir basqa prizmanı aldım jáne onı birinshisine qarama qarsı etip jaylastıredim. Jaqtılıq eki prizmadan ótip, qarama qarsı jónelislerde sınıwı kerek edi. Sonday boldı da, bunda ekinshi prizma birinshisiniń sındırıw baǵdarında onı qaytardı. Meniń oylawımsha birinshi prizmanıń ápiwayı effektleri ekinshisi tárepinen joqqa shiǵarıladı, ǵayrıoddiylari bolsa sınıwlardıń kóp qırlı a qayta bolıp qalǵanı nátiyjesinde jáne de kusheytiwi kerek edi. Taajubki, oday bo'lmadi. Birinshi prizma sindirgan nurlardıń cho'ziq forması ekinshi prizma arqalı taǵı bir topǵa sonday toplandiki, tap bul nur aldın hesh qanday prizma yamasa basqa zattan ótpegenindey edi. Soǵan kóre men, sınǵan nurlardıń sozılıwınıń sebebi ne bolıwınan qaramastan, ol tosınarlı nadurıslkining nátiyjesi emes eken degen pikirge keldim [3] .
Keyin men, Quyashdıń hár qıylı jaylarınan kiyatırǵan hár túrlı nurlardıń túrli múyeshler astında túsiwi nátiyjesinde ne júz bolıwın ámeliy kórip shıǵıwǵa óttim. ótkerilgen tájiriybe hám esap kitaplardan sol málim boldıqı, Quyashdıń túrli bólimlerinen kiyatırǵan nurlardıń tuli múyeshler astında túsiwi olardıń kesiwuvidan sońǵı jaǵdayına derlik tásir kórsetpes eken. Bunday múyeshning parqı 31-32 minuttan ortmadi; sol sebepli de nurdıń sınıwındaǵı eki gradus hám qırıq toǵız minut múyesh payda bolishining sebebin túsintirip beretuǵın basqa nizamlıqtı tabıw kerek edi [3].
Sonda men jaqtılıq nurları prizmadan ótkennen keyin iymek sızıq boylap tarqalmayotganmikin, hám olar qıysıqlıqtıń úlken yamasa kishiligine qaray diywaldıń hár túrlı bólimleri tárepke intilmayotganmikin degen hayolga bara basladım. Meniń shubhalarım, tez - tez kórip turadıganim - tennis topınıń qiyalanma zarbadan keyin soǵan uqsas iymek sızıqlı traektoriya boylap háreketleniwin yadqa alǵanimdan keyin jáne de kúsheyip ketti. Sebebi bunda topǵa bir waqtıniń ózinde de sheńber boylap hám da ilgerilenbe háreket beriledi. Toptıń joqarıdaǵı hár eki háreket saykeslashgan tárepi, arǵı tárepine qaraǵanda óz átirapındaǵı hawaǵa úlkenlew kúsh menen basım ótkeziwi hám itrishi, sonlıqtan, hawanıń proportsional túrdegi kúshlilew qarsılıǵı hám reaksiyasın qozǵawı kerek. Sol sebepke kóre, eger, jaqtılıq nurları sharsimon bolǵanında edi (Dekart gipotezasi), olar bir ortalıqtan ekinshi ortalıqqa ótiwdegi awma háreketinde aylanba háreket payda etshiar edi hám olar, ózlerin hár tárepden qorshap turǵan efir qarsılıǵı nátiyjesinden, aylanba háreket menen ilgerilenbe saykeslashgan tarfdan qarama qarsı tárepke barǵan sayın og'ib barar edi. Biraq, bul tahminning haqıyqatqa qanshellilik jaqınǵa uqsaslıǵına qaramastan, tekserisler nátiyjesi nurlardıń hesh qanday qıysıq emesligin tákiraran tastıyıqlerdi. Bunnan tısqarı (meniń maqsetimga saykes halda ) jaqtılıq nurı o'tayotga sańlaq hám de prizmadan tarqalıp atırǵan jaqtılıq suwreti uzınlıǵı arasındaǵı munasábet proporcional edi [3].
Bul shubhalar tumanlıgini barǵan sayın tarqatıp barıp, men vanihoyat experimentum crucis ga yetin keldim. Ol tómendegishe edi: men eki taxta doska alıp, olardan birge nur ótiwi ushın kishi tesikshe o'ydim jáne onı bevsota prizmanıń arqasına ornatedim. Nur taxta daǵı tesiksheden prizmaǵa túsip, ol arqalı keyingi taxta doskaǵa túsiwi kerek edi. Taxtashalar arasındaǵı aralıq tahminan 12 fur, ekinshi taxtachada da tesikshe ashtım hám ol tesikshe arqasına da prizma ornatdı. Sol tahlit, birinshi taxtasha tesikchasidan ótken nur odan keyingi prizmada sinib tarqalıp, 12 futdan keyin ekinshi taxtachaga túsiwi kerek edi, jáne onıń tesikchasidan da ótip, diywalǵa túsiwden aldın, odan keyingi jaylasqan prizmada da sınıwı kerek edi. Bulardıń atqarganimdan keyin, men birinshi prizmanı qolıma alıp, onı tahminan óz o'qi átirapında hár tárepke aylantırıp kórdim. Bundab maqset, birinshi prizmadan shıǵıp atırǵan nurlardıń túrli bólimleri ekinshi taxtachaga túskennen keyin, ekinshi prizma daǵı shıqqan nurlar diywaldıń qaysı bólegine túsiwishini gúzetiw edi. Bul process nátiyjesinde sonı kórdimki, birinshi prizma daǵı salıstırǵanda kóbirek sınıwǵa dus kelgen jaqtılıq bólegi ekinshi prizmada basqa baǵdardaǵı nurlarǵa qaraǵanda sezilerli dárejede úlkenlew sınıwǵa dus keldi. Sol tártipte prizma arqalı payda bolıp atırǵan jaqtılıq suwretiniń uzınlugining haqıyqıy baslawshısı málim boldı : Jaqtılıq hár túrlı sınıw kórsetkishili nurlar kompleksinen ibarat edi hám olar óz sınıwı dárejesine saykes diywaldıń túrli jaylarına túser ekan» [3].
Hár túrlı negizsiz «gúmanlar» - Nyuton óz gipotezalarini sonday atar edi, oǵan keying ámeliy tájiriybeni ámelge asırıwǵa odadı. Ol óz analizleriniń aldısında yarqiroq quyash nurlarınıń dástesin bir noqatqa jıynaganidek, endi ol sınǵan nurlardıń da bir bólegin qayta bir topǵa jıynash pikirin ámelde atqarıp kóriwi kerek edi. Bul ekinshi ámeliy tájiriybe spektral analizdiń dúnyaǵa keliwi ushın eń zárúrli qádem bolıp xızmet etdi. Ol tájiriybelerinde biynápshe gúlirangning hámmeden de joqarıda, odan keyin moviy hám sol tártipte eń tómende qızıl reń jaylawayotganligiga itibar qaratıp, olardıń hár birin bólek - bólekten bir topǵa jıynap úyreniwdi maqset etkendi. Talay kishi sańlaqchali taxtashalar járdeminde Nyuton prizmanıń ekranǵa yuzlangan maydanına taxtashanı brogan tárepke jaqınlashtirib, joqarıǵa tómenge qiyalatib kóriw arqalı reńlerdiń hár birin bólek dástege jıynawǵa hám tek bir reńden ibarat jaqtılıq nurı payda etiwge eristi [3] .
Jańa, taǵı da jińishke hám ulıwma qızıl nurlar dástesin Nyuton taǵı da tereńrek analiz etiwge kirdiler. Qızıl nurlardı ekinshi prizmada ótkerip, Nyuton olardıń birdey túrde sinayotganini kórdi. Nyuton birdey reńli nurlar sonday eken bir jınslı bo'lar eken degen o'yga bardı. Tájiriybeni sarı, biynápshe gúlirang hám basqa barlıq nurlar menen tákirarlap kórip, ol vanihoyat bir reńdegi nurdıń basqasınan parıqlanishiga tiykarǵı sebep bolǵan ózgeshelikin tushundi. Ol áyne bir prizmadan túrli reńdegi nurlardı ótkerip kórip, aq nurdıń hár qıylı sınıw kórsetkishindegi hám hár túrlı reńdegi nurlardıń óz-ara omuxtalashgan dástesinen ibarat ekenligi hám olardıń hár birewiniń sınıw dárejesi onıń sapası menen bekkem baylanıslılıǵın anıqladi. Málim boldıqı, qızıl nurlar - eń kem sınǵısh hám sol tártipte barıp, biynápshe gúlirang nur eń úlken sınǵıshlıqqa iye eken [3].