Маъруза машғулотлари модул № мавзу: амалий оптика фанининг ўрни ва аҳамияти
Download 7.07 Mb.
|
амалий оптика 12.02
- Bu sahifa navigatsiya:
- Таянч сўз ва иборалар
|
ЎҚУВ МАТЕРИАЛЛАРИ. МАЪРУЗА МАШҒУЛОТЛАРИ МОДУЛ № 1. МАВЗУ: АМАЛИЙ ОПТИКА ФАНИНИНГ ЎРНИ ВА АҲАМИЯТИ. Режа: Амалий оптика фанининг ривожланиш тарихи ва бошқа бўлимлари билан боғлиқлиги. Фанни ўрганишдаги муаммолар, услубий кўрсатмалар. Амалий оптика фанининг физика бўлимлари ва бошқа табиий фанларни ўрганишдаги ўрни. Замонавий спектроскопик ва молекуляр оптика тадқиқотларини амалиётга, фан ва техника сохаларига тадбиқи. Лазерларнинг функционал схемаси, уларнинг хозирги замон фан ва ишлаб чиқаришдаги ўрни. Фаннинг вазифалари. Таянч сўз ва иборалар: оптика, спектроскопия, амалий оптика, илмий тадқиқот, ночизиғий оптика, лазер, генерация, спектрал асбобнинг шовқинлари, функция, эҳтимолий функциялар, корреляция функцияси. Амалий оптика фани физика соҳасининг ўта долзарб муаммоларига тегишли бўлиб, электромагнит нурланишнинг муҳитларни ташкил қилган атом ва молекулалари билан ўзаро таъсирлашув жараёнидаги содир бўладиган физик ҳодисаларни классик ҳамда замонавий спектрал қурилмаларда оптик усуллар билан қайд қилиш ва амалий оптика фанининг асосий масалаларидан бири бўлган лазер нурларининг генерациялаш услублари ва ночизиқий оптиканинг фундаментал асослари билан таништиришни ўз олдига мақсад қилиб қўяди. Амалий оптика фани бакалавр таълим босқичининг физика йўналиши талабалари учун режалаштирилган бўлиб, ихтисослик фанлари таркибига киради. Тавсия этилаётган ушбу ўқув дастурида замонавий оптикага тегишли фан ютуқларидан, Республикамизнинг ушбу сохада ишлаётган таниқли олимлар ва илмий ходимларнинг илмий тадқиқот ишлари натижалари ва тажрибаларидан, аждодларимизнинг қимматли меросидан кенг фойдаланиш назарда тутилади ва ишчи ўқув дастурида ўз аксини топади. Жумладан, мамлакатимизда амалий оптика сохасидаги физик тадқиқотлар олиб бораётган Ўзбекистон Фанлар академиясининг Ион-плазма ва лазер технологиялари институти, Ядро физика институти ва бошқа бир қатор ташкилотлар хамда Олий ўқув юртларининг кафедраларидаги илмий тадқиқот натижалари билан ўқув дастуридаги тегишли мавзулар бойитиб борилади. Замонавий оптик қурилмалар билан таништириш, уларни ишлаш принциплари ва асосий оптик характеристикаларини ўрганиш, нурланиш спектрларини фотографик ва фотоэлектрик усуллар билан қайд қилиш, электромагнит тўлқинларни мухитларнинг атом ва молекулалари билан ўзаро таъсирлашув жараёнларидаги физик ходисаларни хамда оптик қypилмаларни амалиётдаги ўрни, турли хил тўлқин узунликлари ва нурланиш давомийлигига эга лазер нурлари генерациялаш ва улар таъсирида юз берадиган ночизиқий жараёнларнинг фанда, техника ва замонавий технологияларда тутган ўрни тўғрисидаги маълумотларни ўрганишдан иборат. Амалий оптика фани ихтисослик фани хисобланиб, 7, 8-чи семестрларда ўқитилади. Дастурни амалга ошириш ўқув режасида режалаштирилган математик ва табиий (олий математика, дифференциал тенгламалар, кимё, информатика, информацион технологиялар, экология асослари), умумкасбий (оптика, молекуляр физика, атом физикаси, электродинамика, назарий физика ва х.,қ.) фанларидан етарли билим ва кўникмаларга эга бўлишлик талаб этилади. Ушбу фан бакалавр таълим йўналишининг ихтисослик фанлар туркумига тегишли бўлиб, замонавий оптик қурилмалар ёрдамида конденсирланган мухитларнинг таркибини ўрганиш, атом ва молекулалар ўзаро таъсирлашувидан хосил бўладиган физик жараёнларни спектроскопик усуллар билан қайд қилиш ва таҳлил қилиш, юқори интенсивликка, ҳар хил тўлқин узунликка ва давомийликга эга лазер нурларининг таъсири остида юз берадиган ночизиқли жараёнларни фанда, техника ва замонавий технологияларда қўллаш имкониятини очиб беради. Геология, медицина, фармакология, суд экспертизаси ва бошқа соҳаларда самарали қўлланиши мумкин. Оптик курилмалардаги шовкинлар. Эхтимолий функциянинг уртача киймати. Замонавий атом ва лазер техникаларида ўта тоза материаллар қўлланилиши самарадорликни ошишига сабаб бўлмоқда. Шунинг билан бирга технологик жараёнларда катта аниқликдаги анализларни амалга оширишга эҳтиёж ортиб бормоқда. Бу эса оптик спектрал қурилмалар воситасида олинадиган маълумотларнинг сифатини оширишга талаб ўсаётганлигидан дарак беради. Бундан ташқари моддаларнинг таркибини аниқлаш билан боғлиқ ўлчаш жараёнларининг фойдали қазилмалар қидирув ишларида муҳим аҳамияти бордир. Узоқ (космосдан) ва яқин (модда нурланиши) ёритгич манбаи ҳақида маълумот олишда спектрал қурилмаларининг имкониятлари юқори ҳисобланади. Спектрал қурилма нурланиш спектрини таҳлил қилишга мўлжалланган оптик қурилмадир. Тажрибада олинган натижаларни ҳақиқийлигини баҳолаш учун ҳар доим фойдали сигнал сатҳини шовқинлар ҳосил қиладиган сатҳга нисбатини инобатга олишга тўғри келади. Бу муносабат хаотик эҳтимолий жараёнларни иштироки билан баҳоланади. Эҳтимолий жараёнлар кўпчилик оптик ҳодисаларнинг табиий асосидир. Бизга маълумки фойдаланиладиган ҳар қандай ёруғлик манбаи ўзининг нурлантириш табиати билан характерланади. Нурланиш эса табиатига кўра эҳтимолий ҳодисадир. Умуман олганда электромагнит тўлқинларнинг интерференция, дифракция, абсорбция, люминесценция ва бошқа ҳодисалари асосан эҳтимолий катталикларни ҳисоблаш билан тадқиқ этилади. Шовқин параметрлари ҳам шу ҳодисаларнинг ажралмас қисмидир. Дисперция қаралганда ўртача қийматдан четлашишларнинг квадратларини ўртачаси ҳисобланади. Эҳтимолий жараёнларнинг турига қараб уни бирор катталик билан характерлаш мумкин. Масалан электрон системаларда бизга маълум бўлган нурланиш ёки ток шовқинлаини қараш мумкин. Эҳтимолий (хаотик) жараёнлар кўпчилик оптик ҳодисаларнинг табиий асоси ҳисобланади. Оптикадаги асосий ҳодисалардан бири нурланиш жараёнидир. Нурланиш жараёни табиатига кўра хаотикдир. Қурилма ва асбобларнинг барча қисмларида доимий равишда шовқинли параметрлар таъсир этади. Тажрибалар натижасида эҳтимолий функцияларни аниқлаш мумкин. Эҳтимолий функциянинг биринчи ҳарактеристикаси унинг ўртача қийматидир. Эҳтимолий катталикнинг ўртача қийматини аниқлаш икки хил усулда бажарилиши мумкин: - функция қабул қилиши мумкин бўлган қийматларни ўртачалаш; - функцияни вақт бўйича ўртачалаш. Биринчи усулда функциянинг кўп сондаги қийматлари олинади , ,…, . - вақт оралиғида функция қийматларининг ўртача қиймати (1.1) - вақт оралиғида функция қийматларининг ўртача қиймати (1.2) Расм 1. Функция талқинини вақтий ўртачалаштириш. Одатда ва қийматлар бир биридан фарқланади. Стационар эҳтимолий функцияларда улар тенг бўлиб доимий сон бўлади ва t ихтиёрий вақт бўлади. Эҳтимолий функцияларни ўртача қийматини аниқлашнинг иккинчи усулида функциянинг бир талқинида вақт бўйича ўртачалаштириш бажарилади. Вақтий ўртачалаштириш учун функция талқинига кетган Т вақтни тенг интервалдаги n та бўлакка бўлинади (1-расм). (1.3) Ажратилган ∆t вақт оралиғида функция ўзгармас деб қаралиб бирта талқин учун ўртача қиймат топилади. (1.4) Ўз навбатида бўлаклар сонини ошириб интервални кичрайишига эришилади. (1.5) Ёки (1.6) Дисперсия. Корреляция функцияси Эҳтимолий функцияларнинг дисперцияси деб ўрта қийматдан четлашишнинг квадратининг ўртачасига айтилади. ўртача қийматдан четлашишдир. Бир хил ўртача қийматли бир неча эҳтимолий функциялар учраши мумкин. Дисперсиянинг аниқланишида квадратик боғланиш четлашишларни бўрттириб ва аниқ кўрсатиш учун хизмат қилади. Квадратик боғланиш бўлмаганда мусбат ва манфий четлашишлар суммаси нолга тенг бўлиш эҳтимоли мавжуд. Квадратик четлашишда эса, барча четга чиқишлар доим мусбат бўлганлиги учун ҳисобга олинади. Кўрилаётган жараёнлар стационар бўлганда ихтиёрий вақт моментида қараш мумкин. Стационар эҳтимолий жараёнлар учун дисперсия доимий сога интилади. Уни вақт бўйича ўртача қиймат сифатида аниқлаш мумкин Ўртача квадратик четлашиш қуйидаги муносабатдан аниқланади. Оптик шовкинлар ва халакитлар Электрон асбоблардаги шовкинлар Нурли оким модуляцияси Модуляторлар Электрооптик модуляторлар. Нурланиш манбаларидаги модуляцияси. Спектрал асбоблар ва уларнинг классификацияси. Оптика, электроника ва автоматиканинг узвийлигида ишлайдиган, ҳамда табиий ва сунъий объектларнинг нурланишларини ўрганишга қўлланиладиган асбобларга спектрал қурилмалар дейилади. Ёруғликнинг муҳит билан таъсирлашиши ютилиш, сочилиш, қайтариш ва дисперсияда намоён бўлади. Муҳитнинг юқорида такидланган оптик хоссаларини тадқиқ этиш спектроскопиянинг масалаларидан биридир. Нурланиш материяни тузилиши ҳақида маълумотга эга, нурланишни таркибий ўрганиб модданинг тузилиши ва таркиби тадқиқ этиш мумкин. Спектрлар атомлар ва молекуларнинг электрон қатламлари, молекуларда атом ядроларнинг тебранишлари ва молекулаларнинг айланишлари каби хоссалардан аниқланади. Замонавий спектроскопияда 0,1 (100 нм) – 40 μ (40000 нм) тўлқин узунликлар сохаси ишлатилади. Спектрал қурилмалар учун халқаро маълумотномада қуйидаги ишчи сохалар қайд қилинган.
Спектрал таҳлилларни уч нуқтаиназардан қараш мумкин: ҳал қилинадиган масала юзасидан, қўлланиладиган метод бўйича ва олинадиган натижаларнинг тавсифи бўйича. Ҳал қилинадиган масала юзасидан қуйидаги спектрал таҳлилларни ўтказиш мумкин. Элементли - намунанинг таркиби даврий системадаги элементлар бўйича аниқланади. Изотопли - намунанинг таркиби изотоплар бўйича аниқланади. Молекуляр - намунанинг молекуляр таркиби аниқланади. Структуравий – молекуляр бирикманинг структуравий ташкил этувчилари аниқланади. Қўлланиладиган метод бўйича қуйидаги спектрал таҳлилларни ўтказиш мумкин. Эмиссион таҳлил. Бунда намунанинг бирор миқдори газ алангасида, электр ёйда ёки юқори кучланишли электр учқунида ёқилади. Намуна парланиб молекуляр бирикмалар атомларга диссоцасиланади, натижада уйғониб нурланади. Спектроскоплар (стилоскоплар) ва спектрофотометрлар эмиссион анализларда қўлланилади. Абсорбцион таҳлил. Молекулаларнинг ва атомларнинг ёруғлик ютиши спектрини таҳлил қилиш усулидир. Бунинг учун намунани тўлиқ газ ҳолатига келтиришни ёки эритмада тўлиқ эришини таминлаш керак бўлади. Комбинацион таҳлил. Бу усулда қаттиқ, суюқ ва газсимон моддаларнинг комбинацион сочилиш спектри ўрганилади. Монохроматик нурланиш (одатда симоб лампасининг алоҳида чизиғи ёрдамида) билан нурлантирилганда молекулаларнинг тебраниши билан боғлиқ каррали спектр кузатилади. Спектр спектрографда суратга олинади. Люминесцент таҳлил. Ултрабинафша ёки катод нурлари билан уйғотилган моддаларнинг люминесценция (хусусий нурланиш) спектри ўрганилади. Бу таҳлилда Спектрометрлар ишлатилади. Рентген таҳлил. Моддаларнинг структураси рентген нурларининг дифракциясидан келиб чиқкан ҳолда ўрганилади. Бу мақсадда махсус рентген спектрографи қўлланилади. Радиоспектроскопик таҳлил. Газлардан юқори частотали электромагнит тўлқинларни ўтказганда ютилиш спектрида айланишли спектрларга хос чизиқлар олинади (1,5 – 300мм). Бу ҳолат дипол моментга эга бўлган парамагнит молекулаларда намоён бўлади. Спектрларни олишда радиоспектроскоплар ишлатилади. Олинадиган натижаларнинг тавсифи бўйича қуйидаги спектрал таҳлилларни ўтказиш мумкин. Сифатий таҳлил. Таҳлил натижасида катталиклар миқдорий баҳоланмайди ва кўп, кам, жуда кам, излар каби баҳолар берилади. Яримсифатий таҳлил. Фойдали қазилмаларда геологик намуналарнинг борлиги, металларни сортлашда кенг қўлланилиб яқин миқдорий баҳолашдир. Сифатий таҳлиллар спектрларни фотометрлашда ишлатилади. Миқдорий таҳлил. Намунадаги элементлар ёки бирикмаларнинг аниқ миқдори аниқланади. Спектрлар текширишларда визуал кузатилиши мумкин ёки фотопластинкага туширилиши мумкин. Фотоэлектрик қурилмаларда ўлчашлар ҳам кенг тарқалган. Бази спектрал қурилмалар бир неча сохаларда ишлаши мумкин, масала спектрофотометрлар 190 – 1100 нм сохада ишлайди. Download 7.07 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|