Маъруза машғулотлари модул № мавзу: амалий оптика фанининг ўрни ва аҳамияти

МОДУЛ № 7
МАВЗУ: ОПТИК НУРЛАНИШЛАРИНИ ҚАЙД ҚИЛУВЧИ ҚУРИЛМАЛАР.
Режа:

1. 
   Иссиқлик нурланиши хисобига хосил бўладиган спектрлар.
   
2. 
   Иссиқлик нурланиши энергиясининг тўлқин узунлиги ва частотага боғланиши.
   
3. 
   Оптик квант генераторлари.
   

Таянч сўз ва иборалар: иссиқликдан нурланиш, оптик нурланиш, оптик квант генераторлари, инфрақизил нурланиш спектрлари, нурланиш энергияси.
Қундалик тажрибаларнинг кўрсатишича, етарлича юқори температурагача қиздирилган қаттиқ жисмлар чўғланади, яъни кўринувчи ёруғлик чиқаради. Анча паст температураларда ҳам қаттиқ жисмлар нурланади, лекин улар чиқарадиган ёруғлик кўзга сезилмайди, улар инфрақизил нурлар кўринишида энергия чиқаради. Узун тўлқинли инфрақизил нурларни назарда тутмаган ҳолда жисмлар етарлича юқори температурагача қиздирилганда чўғланадилар, яъни кўринувчи ёруғлик чиқарадилар, бундай ҳодисаларни “иссиқлик нурланиши” ибораси билан атаймиз.
Прево қонунига асосан: ҳар бир жисмнинг нурланиши унинг атрофидаги жисмларнинг температураларига боғлиқ бўлмасдан, жисмнинг хусусий температурасига боғлиқ бўлади, иссиқроқ жисмлар совий бошлайди, чунқи улар ўзининг атрофидаги жисмлардан энергия олаётганларига нисбатан қўпроқ энергия чиқарадилар, совуқроқ жисмлар эса исийди, чунки улар иссиқлик энергияси бераётганларга нисбатан қўпроқ энергия оладилар.
Иссиқлик таъсирида жисмларнинг ёритилиши иссиқлик нурланиши деб аталади. Иссиқлик нурланиши табиатда энг кўп тарқалган физикавий ҳодисадир, улар асосан жисм атомлари ёки молеқулаларининг иссиқлик ҳаракати ички энергияси ҳисобида юзага келади. Бундай ҳодиса барча жисмларга хос бўлиб, уларнинг температураси 0^оК дан катта бўлсагина шундай бўлади.
Юқори температурада қисқа тўлқинли (кўринувчи ва ультрабинафша), паст температурада узун электромагнит тўлқинлар (инфрақизил) нурланади.
Иссиқлик нурланишининг миқдорий характеристикаси жисмнинг ёрқинлиги (ёритувчанлиги) бўлиб ҳисобланади нинг ўлчов бирлиги .
Жисмларга нурлар тушганда уларнинг нурларни ютиш қобилияти билан характерлашади: ,
бу ифода жисмга тушаётган электромагнит тўлқинлар энергиясининг қанча қисми жисмнинг бирлик юзаси томонидан бирлик вақтда ютилишини англатади. Ютиш қобилияти ўлчамсиз катталиқ.
Бу асосий икки физик катталиқлар маълум бир термодинамиқ температурада ( ) ва частота ( ) ларга таълуқли бўлади. Шунинг учун бу икки физик катталиқларни -ёрқинлиқнинг спектрал зичлиги ва -спектрал ютиш қобилияти деб номлайдилар.
Ихтиёрий температурада турли частотали нурларни тўлиқ ютиш қобилиятига эга бўлган жисмларни “Абсолют қора жисм” деб қарайдилар. Абсолют қора жисмларнинг турли частотали ва турли температурали нурланишларининг ютиш қобилиятини айнан (тождественно) бирга тенг деб олиш мумкин, яъни .
Абсолют қора жисм табиатда мавжуд эмас, лекин баъзи бир материаллар: қоракуя (сажа), платинавий (платинавая чернь) куя, қора бахмал (чёрный бархат) ва бошқалар маълум бир частота интервалида ўзларининг ютиш қобилиятлари билан абсолют қора жисмларга яқин бўладилар.
Кирхгоф қонуни. Қирхгоф, термодинамиқанинг иккинчи қонунига таяниб ва изоляцияланган жисмлар системасида мувозанатдаги нурланиш шартини таҳлил қилган ҳолда, ёрқинликнинг спектрал зичлиги - ва жисмларнинг спектрал ютиш қобилияти- орасида миқдорий боғлиқлик борлигини аниқлади. Кирхгоф қонуни: Ёрқинлиқ спектрал зичлигининг спектрал ютиш қобилиятига нисбати жисмнинг табиатига боғлиқ бўлмасдан; у барча жисмлар учун частота ва температуранинг универсал фунқцияси бўлади. Универсал фунқциянинг математик ифодаси қуйидагича:
Абсолют қора жисмлар учун бўлганлигидан:
Демақ, Кирхгофнинг универсал фунқциясини абсолют қора жисмлар ёрқинликнинг спектрал зичлиги деб қараш мумкин.
Кирхгоф қонунига асосан: спектрнинг ихтиёрий қисмида барча жисмларнинг ёрқинлик спектрал зичлиги абсолют қора жисм ёрқинлиги спектрал зичлигидан доимо кичик бўлади (албатта бир хил частота ва температураларда).
Кирхгоф қонунидан қуйидаги хулоса келиб чиқади: Агар жисм бирор бир частотали электромагнит тўлқинини ютмаса, унда бу жисм шу электромагнит тўлқинини нурламайди ҳам, яъни , бўлади.