Magnitomexanik hodisalar. Atom va molekulalarning magnit momentlari. Yerning magnit maydoni va quyoshda ro'y beradigan jarayonlarning unga ta'siri. Reja: Kirish

Magnitomexanik hodisalar. Atom va molekulalarning magnit momentlari. Yerning magnit maydoni va quyoshda ro'y beradigan jarayonlarning unga ta'siri. Reja: Kirish

MAGNITOMEXANIK HODISALAR. ATOM VA MOLEKULALARNING MAGNIT MOMENTLARI. YERNING MAGNIT MAYDONI VA QUYOSHDA RO'Y BERADIGAN JARAYONLARNING UNGA TA'SIRI.
Reja:
Kirish.

1. Magnitomexanik hodisalar.

   
   

2. Atom va molekulalarning magnit momentlari

   
   

3. Yerning magnit maydoni va quyoshda ro’y beradigan jarayonlarning unga ta’siri

   
   

Xulosa
Foydalanilgan adabiyotlar


Kirish.
Magnitomexanik hodisalar — magnitli mikrozarralarning magnit momenti bilan mexanik momenti orasidagi bogʻlanishga doyr hodisalar. Atom yadrosi atrofida zarralar (elektron, proton, neytron)ning harakati tufayli atomda magnit momenti hosil boʻlishi bilan birga mexanik moment ham yuzaga keladi. Ferromagnit jismlarni magnit maydonta joylashtirilsa, atomlar magnit moment yoʻnalishini maydon yoʻnalishi boʻyicha oʻzgartiradi. Bunday oʻzgarish esa, oʻz navbatida, atomlarning mexanik momenti oʻzgarishiga olib keladi. Lekin jismning toʻliq mexanik momenti (harakat miqdori) oʻzgarmaydi, jism atomlarining mexanik momenti yoʻnalishiga teskari harakat miqdori momenti hosil boʻladi, u holda jism aylanma harakatlanadi. Buni solenoidda elastik ipga osilgan metall sterjenda kuzatish mumkin. Agar solenoiddan elektr toki oʻtkazilsa, metall sterjen magnitlanadi va aylanma harakatlanadi. Bunda harakat miqdorini ipning buralishidan aniqlanadi (tajribani 1915 yilda A. Eynshteyn va golland fizigi V. de Xaaz amalga oshirgan). Bu tajribada metall sterjen oʻz oʻqi atrofida tez aylantirilsa tashki magnit maydon boʻlmaganda ham (yaʼni solenoidda elektr toki boʻlmasa ham) sterjen magnitlanishini kuzatish mumkin. Bu effektni amerikalik olim S. Barnett 1909 yilda kuzatgan. Magnitomexanik hodisalar, ayniqsa, atom tuzilishini oʻrganishda muhim. Magnitomexanik hodisalar har xil jismlarning magnit xossalarini aniqlashga imkon beradi.
(Giromagnitik hodisalar), magnning o'zaro aloqasi natijasida yuzaga keladigan hodisalar guruhi. va mexanik mikropartikullar momentlari - magnetizm tashuvchilari. Ta'rifga ega bo'lgan har qanday mikropartikula. momentum momenti (e-n, proton, neytron, at. yadro, atom) ham aniqlandi. magnit moment. Shu sababli, fizikani tashkil etadigan mikropartikulalar harakati sonining umumiy momentining ko'payishi. tanasi (namuna), namuna qo'shilishining paydo bo'lishiga olib keladi. magn. lahza; aksincha, magnitlanganda namuna qo'shimcha qiymatga ega bo'ladi. mexanik lahza. Magnitning o'sishi. moment (magnitlanish) ferromagnitikada. ularning aylanishi paytida namunalar 1909 yilda Amer tomonidan topilgan. fizik S. Barnett (qarang. BARNETT EFFECT). Qarama-qarshi ta'sir - erkin to'xtatilgan ferromagnitning aylanishi. u magnitlangan holda namunadir. magn. maydon 1915 yilda A.Eynshteyn va V. de Xas tajribalarida topilgan (qarang EINSTEIN - de HAAZ EFFECT). M. i. magnning nisbatini aniqlashga imkon beradi. atomning momenti to'liq mexanikgacha. moment (giromagnitik yoki magnetomekanik nisbat) va magnetizm tashuvchilarining farqi xususida xulosa qiling. vah. Shunday qilib, o'tish davrida 3d-metallarda (Fe, Co, Ni) magn. moment elektronlarning aylanish momentlariga bog'liq (qarang SPIN). Boshqa moddalarda (masalan, noyob tuproq metallari) magn. moment elektronlarning spin va orbital momentlari tomonidan yaratiladi. Magnetizmni o'rganish uchun yangi, birinchi navbatda rezonansli usullarni yaratish bilan bog'liq (qarang MAGNETIC RESONANCE), M. Ya. kamaydi.
Atomlarning s holatida elektron spinining mavjudligini isbotlovchi dalillardan biri bu Barnett va Eynshteyn-de-Xas tomonidan ferromagnit namunalar bilan o'tkazilgan tajribalar natijalaridir. Barnettning namunani aylantirish bo'yicha tajribasida u magnitlanishni va magnit maydonni kuzatgan va Eynshteyn-de-Xas tajribasida namuna magnit maydonga qo'yilganda aylana boshlaydi. Barnett effektini tahlil qilganda ikkita kuch momenti tenglashtiriladi, ulardan biri ma'lum bir burchak tezligida namunaning aylanish o'qi atrofida elektronning burchak momentumining aylanishi bilan, ikkinchisi magnit maydonining elektronlarga ta'siri bilan bog'liq magnit moment. Natijada spindagi kabi elektronning atomidagi g faktori 2 ga teng bo'ladi. Boshqa tomondan, kuch momentlarini taqqoslash emas, balki energiyaning saqlanish qonunidan foydalanish to'g'ri bo'ladi. Ikkinchisi, kuch momentining ishi, namunani aylantirganda, elektronlarning burchak momentumini aylanish o'qi tomon burish uchun emas, balki paydo bo'ladigan magnit maydonning aylanishiga ishlashiga ham sarflanadi. bu sohadagi elektronlarning magnit momentlari. Bu g qiymati uchun biz 1 ga teng qiymatni olishimizga olib keladi. Binobarin, atomning asosiy holatida magnit moment elektron aylanishi tufayli paydo bo'lmaydi (harakatsiz holat statsionar holatlarda nolga teng). , lekin elektron bulutlari materiyasining orbital aylanishi tufayli.

Atom yadrosi momentlari — Atom yadrosining mexanik moment (spin) I, magnit moment va elektr momentlari. Atom yadrosini tashkil qiluvchi nuklonlar yadrodagi harakatlari tufayli orbital harakat miqdori momenti (l) ni hosil kiladi. Nuklon spini bilan qoʻshilib, nuklonning toʻla momentini tashkil qiladi. Atom yadrosining mexanik momenti yadroni tashkil qiluvchi nuklonlarningu lari kombinatsiyasi yigʻindisiga teng boʻladi. Odatda, atom yadrosining mexanik momenti shu yadroning spini deb ataladi. Atom yadrosining magnit momenti uni tashkil qiluvchi nuklonlarning xususiy magnit momentlari yigʻindisidan iborat. Atom yadrolari magnit momentlardan tashqari elektr momentlarga ham ega boʻladi. Bu momentlar yadrodagi zaryadlarning taqsimlanishiga bogʻliq.

Yer magnetizmi yoki geomagnetizm — 1) Yerning magnit maydoni; 2) geofizika boʻlimi. Yer magnit maydonining fazoda taqsimlanishini va vaqt davomida uzgarishini, shuningdek, u bilan bogʻliq ravishda Yerda va atmosferada sodir boʻladigan fizik jarayonlarni oʻrganadi. Magnit maydonining kuchlanishi T vektor bilan belgilanadi. Gvektorning miqdori Ye. m. elementlari, yaʼni magnit maydonining ogʻish burchagi D, gorizontal tashkil etuvchisi Ya, egilish burchagi va vertikal tashkil etuvchisi Z bilan ifodalanadi. Ye. m. elementlari toʻgʻri burchakli koordinatalar sistemasida quyidagicha joylashgan: X — geografik meridian, Y — geografik kenglik va Z — vertikal chiziq boʻylab yoʻnalgan koordinata oʻkdari. T vektorning X, Y, Z oʻklariga boʻlgan proyeksiyalari magnit maydonining shim., sharqiy va vertikal tashkil etuvchilari deb ataladi. T ning gorizontal tekislikdagi proyeksiyasi magnit maydonining gorizontal tashkil etuvchisi N ni hosil qiladi. T vektor joylashgan HOZ tekislik magnit meridiani tekisligi deyiladi. HOZ tekisligi bilan XOZtekisligi orasidagi burchak magnit maydonining ogʻish burchagi D ni va kuchlanishi (T vektor) bilan gorizontal tashkil etuvchisi N orasidagi burchak magnit maydonining egilish burchagi / ni tashkil etadi.
E. m. elementlari kompas, magnit teodoliti, turli magnitometrlar, magnit tarozisi, magnit variometri va b. yordamida oʻlchanadi. Bundan tashqari, dengizda, havoda oʻlchash uchun kema, samolyot va vertolyotlarga maxsus asboblar oʻrnatiladi.
Yerning magnit maydoni doimiy va oʻzgaruvchan boʻladi. Doimiy magnit maydoni yer yuzining hamma joyida boʻlib, juda sekin, "asriy" oʻzgaradi. U Yer magnit maydonining 99% ini tashkil qiladi. Doimiy magnit maydonining mavjud boʻlishiga Yer ichki qatlamlarida boʻladigan turli jarayonlar sabab boʻladi. Oʻzgaruvchan magnit maydoni Yer magnit maydonining 1% ini tashkil etadi va yer atmosferasining yuqori qatlamlarida oqadigan elektr toklaridan vujudga keladi. Shu bilan birga, Yer magnit maydonining tasodifiy oʻzgarishlari mavjud. Tasodifiy oʻzgarishlar Quyoshda sodir boʻladigan chaqnash hodisalariga ham bogʻliq, ular magnit boʻronlariga sabab boʻladi, radioaloqalarni buzadi.
Kosmosda oʻtkazilgan i. t.lar Yer magnit maydoni koʻp miqdorda katta energiyali elektron va protonlarni qamrab olganligini koʻrsatadi hamda ularning energiyasi va konsentratsiyasi Yerdan uzoqdagi geomagnit kenglikka qarab oʻzgaradi. Yer goʻyo magnit maydoni bilan qamrab olingan ulkan radiatsion mintaqa bilan oʻralganday koʻrinadi. Ichki mintaqa 45° kenglik bilan chegaralanib, Yer sathidan 500—5000 km uzoqlikda joylashgan. Tashqi mintaqa 12000—32000 km balandlikda. Geomagnit maydonining variatsiyalari davriy va davriy boʻlmagan xillarga boʻlinadi. Davriy variatsiyalarga yillik, sutkalik variatsiyalar kiradi. Davriy boʻlmagan variatsiyalarga qisqa vaqtli kuchli magnit boʻronlari, toʻlqinlari kiradi. Bu variatsiyalar, asosan, toʻsatdan, tartibsiz ravishda roʻy beradi. Magnit toʻlqinlaridan hosil boʻladigan variatsiyalar, asosan, Quyoshdagi oʻzgarishlarga va fazodagi turli jarayonlarga bogʻliq. Yer magnit maydonining hosil boʻlish sabablary va unga bogʻliq boʻlgan hodisalarni geofizikaning magnitometriya sohasi oʻrganadi.
Yer magnit maydoni Yerning har bir nuqtasiga qoʻyilgan magnit miliga bir xil taʼsir etadi. Ye. m.ni oʻrganish natijasida olingan maʼlumotlar har 5 yilda tuziladigan magnit haritalarida tasvirlanadi. Izogon chiziqlarning bir xil qiymatga ega boʻlgan nuqtalarini birlashtiradi. Bu chiziklarning shimol va janubdagi tugun boʻlib yigʻilgan joylari shim. va jan. magnit qutblari deyiladi. Shim. vajan. qutblarni birlashtiruvchi izogon chiziklar magnit meridiani deyiladi. Shuningdek, magnit maydonining egilish burchagini tasvirlovchi izoklin chizik,lar magnit kenglik chiziklaridir. Nol miqdorga ega boʻlgan izoklin chiziq magnit ekvatori deb ataladi. Ye. m.ni oʻrganish Yerning chuqur qatlamlarida boʻlayotgan tektonik jarayonlarni oʻrganish, kon qidirish, fazoda radio-toʻlqinlarning tarqalishini kuzatish kabi muhim masalalarni hal etishda ahamiyatli. Oʻzbekiston FA Seysmologiya institutida zilzilalar oʻchogʻini aniqlash va yer qimirlashini oldindan bilish masalalarini hal etishda geomagnit variatsiyalardan keng foydalaniladi.
Lyuminestensiya spektri. Makroskopik sistemalar, ya’ni jismlar qizdirilgan paytda ular faqat issiqliknigina tarqatmasdan undan tashqari yana lyuminestensiya spektri nomi bilan yuritiluvchi yorug`lik energiyasini ham ajratib chiqarishi mumkin. Lyuminestensiyani ro`yobga chiqarish uchun energiya zapasi mazkur temperaturaga mos keluvchi issiqlik zapasidan kattaroq bo`lgan tashqi energiya manba bilan lyuminestensiyalana oluvchi jismga ta’sir qilish kerak.
Tashqi energetic ta’sir quyidagilardan birortasi bo`lishi mumkin:

1. Ionlar turtkisi vositasida energiya berish.

   
   

2. Mexanik ta’sir qilish yo`li bilan energiya berish.

   
   

3. Elektronlar turtkisi vositasida energiya berish.

   
   

4. roentgen nurlari va radiatsiyadan foydalanib energiya berish.

   
   

5. yorug`lik bilan ta’sir qilib energiya berish.

   
   

6. Kimyoviy hodisalar tufayli energiya berish.

   
   

7. Elektr hodisalari vaqtida chiqadigan energiyadan foydalanish.

   
   

Lyuminestensiyaning o`ziga xos tomoni shundan iborat sistemaga energiya berish bilan (ayniqsa ionic kuzatish hollarida) uning nur chiqarishi boshlanguncha qandaydir oraliq hodisalar amalgam oshishidir, ro`y berishidir.

Nur chiqarishning davomiyligi nuqtai nazaridan lyuminestensiya – qisqa davr mobaynida nurlanish va fosforestensiya uzoq davom etuvchi nurlanish.
Nur chiqarish vaqtida ro`y beradigan elementlar jarayonlarining mexanizmiga asoslangan va eng jazmon (ratsional) klassifikatsiya Vavilov tomonidan berilgan edi.
To`satdan (spontan) nurlanish (lyuminestisiyalanish)

1. Majburiy nurlanish.

   
   

2. Rekombinatsion nurlanish

   
   

3. Rezonans nurlanish.

   
   

1. Favqulotda (to`satdan) nurlanishdan avval aksariyat hollarda nur chiqarmaydigan o`tish ro`y beradi, so`ngra bu energetik pog`onadan nurlanish ro`y beradi. Lyuminestisiyaning bu turi bug` holda turgan yoki erigan holda bo`lgan murakkab molekulali moddalarga xosdir. (1 xol)

2. Majburiy o`tish vaqtida modda tashqaridan energiya qabul qilganidan keyin o`z –o`zicha metactabil, (beqaror) holda o`tadi. Metastabil holatda turgan bunday sistemaga qo`shimcha turgan energiya berilsa (bu energiya lyaminoforning ichki energiyasining hisobiga yoki yorug`likning infraqizil sohasidagi tashqaridan berish xisobiga) u norlanish pog`onasiga o`tadi va lyuminestensiya spekterini chiqaradi. (2 hol)
3. Rezonans o`tish (lyuminestensiyalanish). Metal atomlarining bug`larida va oddiy molekulali (ba’zan molekula murakkab bo`lishi ham mumkin) moddalarda kuzatiladi. Nurlanishni spontak harakterga ega bo`ladi va energiya qabul qilib qo`tarilgan sohadan qaytish hisobiga ro`y beradi. (3 xol).
4. Rekombinatsion nurlanishi kuzatiladi holga
energiyani qabul qilish natijasida hosil bo`lgan murakkabligi qayta qo`shilishi (tiklanish, rekombinatsiyalanish) neytron chiqadigan nurga rekombinatsion nurlanish deyiladi.
Murakkab molekula energiyasi bog`lar va energetik pog`onalar o`rtasida uzluksiz ravishda qayta taqsimlana – turadigan statistic sistemadir. Tebranma pog`onalarning o`zaro kuchli ta’sirlashuvi natijasida energetik pog`onalarning surkalganday bo`lishi (har hil tomonga siljishi) va yuqori darajada angarmonikligi kuzatiladi. Shu sababdan lyuminestensiya spektri butkul uzluksiz ko`rinishga ega bo`ladi. Lyuminestision nurning kvantlari qo`zg`atuvchi nurnikidan kichik ham, katta ham bo`lishi mumkin.
Stoks chiziqlarining paydo bo`lishni berilayotgan energiyaning bir qismini issiqlikka aylanishi bilan tushuriladi. Ko`zg`algan molekula o`z energiyasining bir qismini sifatida atrofga tarqatib neytron
yerdan nur chiqarib asosiy (normal) holatga o`tadi.
Antistoks chiziqlarining paydo bo`lishi issiqlik energiyasini qamrab olish natijasida molekulani yuqoriroq energitik pog`onaga o`tib so`ngra u yerdan lyuminestensiya spektrini chiqishining natijasidir. Lyuminestesiya spektrini paydo bo`lishini ahamiyati juda katta. Svetotexnikada bunday moddalar sari ko`proq darajada materiallarni yorug`lik ta’sirini saqlashga qo`llanilmoqda.
Molekulalarning optik spektroskopiyasi.
Molekuladagi harakatning ko`rinishlari va molekulyar spektrlarining xillari.
Molekulalar atomlarga qarama –qarshi o`laroq ikki yoki undan ortiq atomlardan tashkil tonganligi uchun ularning harakati atomlardagidan murakkabroq bo`ladi:

1. Elektronlarning molekuladagi holatini o`zgarishga olib keluvchi elektron o`tishlar.

   
   

2. Yadrolarning nisbiy joylashishining davriy o`zgarishi bilan bog`liq bo`lgan tebranma harakat.

   
   

3. Fazoviy yo`nalish (orientatsiya) ning davriy o`zgarishi bilan bog`liq bo`lgan tebranma harakat. Molekula yaxlit bir sistema sifatida o`zining fazoviy yo`nalishini davriy ravishda o`zgartirib turadi. Bunday harakatga aylanma o`tish deyiladi.

   
   

Atomning optik spektri chiziqli tuzilishga molekulalarniki esa yo`lli tuzilishga ega. Molekulaning energiyasi yuqorida aytilgan uch xil energiyaning additiv yig`indisiga teng deb hisoblash mumkin, chunki o`zaro ta’sir hisobga olingudek bo`lsa, masala atomli molekulaning energetic pog`onalari sxematik ravishda keltirilgan:

v – tebranma kvant soni
j – aylanish kvant soni
e – elektron energetik pog`onalar
v – tebranma energetik pog`onalar
j – aylanma energetik pog`onalar
bu pog`onalar to`plami o`rtasida turli tuman o`tirishlar berilganligi uchun molekulaning optic spektri PK sohada yaqin UG – sohagacha intervaldagi oraliqqa to`g`ri keluvchi qabul qilish yoki chiqarish tufayli sodir bo`ladi.
AEayk – AE tebr < AFel
Agar molekulada ham aylanma, ham tebranma va ham elektron o`tish ro`y berayotgan bo`lsa, bunday o`tishlar majmuasiga to`g`ri kelgan spektrga to`liq o`tish spektri deyiladi. Murakkab molekulalarning to`liq spektrini tahlil qilish ancha qiyin. Bunday xollarda optic spektroskoniya harakteristik guruhlarning bor yoki yo`qligi, ko`p yoki kamligi to`g`risida ma’lumot berish bilan chegaralanadi.
Molekulalarning aylanma harakat spekterlari.
Aylanish vaqtida yadrolar o`rtasidagi masofa o`zgarmaydi desak, aylanayotgan molekulani ozod o`qli qattiq qarash mumkin.
Ozod qattiq rotator uchun potensial energiya U=0 (tashqi ta’sir yo`q); W – U = T. bu yerda T – kinetik energiya, W – umumiy energiya:
Aylanma harakat uchun imnulisning kvadrati p<sup>2</sup> emas, implus momentining kvanti muhim ahamiyatga ega.
Massa o`rnida esa inersiya momenti qo`llaniladi. Demak, 2 m o`ringa 21₀ – 2m₀² qo`yilishi o`rinlidir.
Shunday qilib kelib chiqadi Qattiq rotator uchun Shrefinter yechimi yo`li bilan umumiy energiya W
W hB<sub>0</sub>I(I+l) ifoda topilgan.
Demak, aylanma harakat energiyasi kvantlangan ekan
kvant soni deyiladi, y 0. 1. 2 kabi butun son qiymatlariga ega bo`ladi.
Bu ifodadan foydalanib, aylanma o`tishlar spektrlari vositasida qattiq rotatorning atomlarining yadrolari o`rtasidagi masofa r₀ ni xisoblab topamiz.
Umuman olganda aylanayotgan 2 atomli molekulani qattiq rotator deb bo`lmaydi. Uning atom yadrolari orasida masofa aylanish kvant soni ortib borishi bilan o`zgaradi ortadi. Bu esa aylanma pog`onalar energiyasining o`zgarishga olib keladi.
o`rniga
Formulasidan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Aylanma harakat molekula harakatlaridan energiyani eng kam talab qilganlaridan bo`lganligi uchun juda past temperaturalarda birinchi bo`lib vujudga keladi. U molekula qo`llarining aylanishi sifatida namoyon bo`ladi.