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

Назорат саволлари:
1. Кристал панжараси тузилишига унинг ўлчами қандай таъсир кўрсатади?
2. Нанозарралардаги сиртий гидростатик босим унинг ўлчамига қандай боғланган?
3. Нанозарраларнинг суюқланиш температураси унинг ўлчамига қандай боғланган?
4. Нанозаррача кристал панжараси даврини унинг ўлчамларига боғланиши ҳақида нималарни биласиз?
5. Нанозарраларнинг иссиқлик сиғими уларнинг ўлчамига боғлиқ равишда қандай ўзгаради?
6. Нанозарралар магнитик хоссалари уларнинг ўлчамига боғлиқми?
7. Коэрцитив кучлар зарра ўлчамига қандай боғланган?
8. Суперпарамагнитик ҳолат деганда нимани тушунасиз?
9. Нанозарралар оптик хоссаларининг ўлчамига боғланишини тушунтиринг.
10. Наноматериаллардаги нанозарралар боғланиши поликристалдаги донадорлик чегараларидан қандай фарқ қилади?
11. Субмикронли кристаллар тузилишининг ўзига хос жиҳатлари нимадан иборат?
12. Тартибланмаган нанотизимлар тузилиши ҳақида нималарни биласиз?
МОДУЛ № 8
МАВЗУ: МОЛЕКУЛЯР СПЕКТРАЛ АНАЛИЗ.
Режа:

1. 
   Инфрақизил спектроскопия.
   
2. 
   Ёруғликнинг молекуляр ва комбинацион сочилиш спектрлари ёрдамида моддаларнинг хусусиятларини ўрганиш.
   
3. 
   Ёруғлик сочилишининг нозик структураси ва уни тажрибада аниқлаш.
   
4. 
   Радиоспектроскопия усули билан мухитларни ўрганиш
   

Таянч сўз ва иборалар: молекуляр спектроскопия, нозик структура, инфрақизил спектроскопия, молекуляр сочилиш, комбинацион сочилиш, Радиоспектроскопия.
Агар ёруғлик ўтаётган мухит оптик жихатдан бир жинсли бўлса, яъни унинг синдириш кўрсаткичи нуқтадан нуқтага ўтганда ўзгармаса, у холда бир хил хажмларда ёруғлик тўлқини бир хил электр моментлари индукциялайди, бу моментларнинг вақт ўтиши билан ўзгариши оқибатида бир хил амплитудали иккиламчи когерент тўлқинлар хосил бўлади. Агар мухит мутлақо бир жинсли бўлса, тўлқин фронти бир-биридан л масофада жойлашган тенгдош хажмларнинг ихтиёрий иккитаси чиқараётган иккиламчи тўлқинлар бир-бирини сўндиради. Бир жинсли мухитда ёруғлик сочилмай, фақат дастлабки йўналишда тарқалади.
Ёруғлик сочилмаслигининг зарурий ва етарли шарти - мухитнинг бир жинсли ва иккиламчи тўлқинларнинг когерент бўлишидир. Реал мухитларда эса турли сабаблар билан юзага келадиган оптик бир жинслимасликлар хамиша бўлади. Тажрибалар кўрсатадики, ёруғликнинг сочилиши учун мухитнинг бир жинслилиги бузилиши мухим ахамиятга эга.
Электронларнинг мажбурий тебранишлари туфайли пайдо бўладиган иккиламчи тўлқинлар ёруғлик тўлқини олиб келаётган энергиянинг бир қисмини четга сочади. Ёруғликнинг мухитда тарқалишида сочилишини Френель назариясига асосан иккиламчи нурларнинг интерференцияси ёрдамида тушунтириш мумкин. Бир жинслиликнинг бузилиши бу фазовий бир жинслимасликларда юз берадиган дифракция ходисаларига сабаб бўлади. Бундай майда биржинслимасликлар туфайли бўладиган дифракция ёруғликнинг диффузияси ёки сочилиши дейилади.
Тиндаль (1869 й.) кўзга кўринадиган ёруғлик тўлқинининг узунлигига нисбатан кичик бўлган зарраларда сочилишини биринчи бўлиб лаборатория шароитида кузатди. У осмоннинг зангори бўлиб кўринишига Қуёш ёруғлигининг эр атмосферасидаги майда чанг зарраларида сочилишидан бўлса керак деб хисоблаган.
Оптик биржинслимаслиги яққол кўринувчи мухитларга хира мухитлар дейилади. Хира мухитларда ёруғликнинг сочилишига Тиндаль ходисаси дейилади.
Хира мухитларда ёруғлик сочилишини ўрганиш тажрибаси қуйидагича бўлади.
Ён томондан туриб, А йўналишда кузатганда сочилган ёруғлик С манбадан келаётган ёруғликка қараганда зангорироқ бўлади; қалинлиги этарлича катта бўлган кюветадан Б йўналишда ўтган ёруғлик қизғиш бўлади.
Сочилган ёруғликни дастлабки дастага нисбатан бурчак остида Н қутблагич орқали кузатганда, С манбадан келаётган ёруғлик табиий бўлса хам, сочилган нурлар чизиқли қутбланган бўлади. Сочилган ёруғликда электр векторининг йўналиши дастлабки даста ва кузатиш йўналиши орқали ўтказилган текисликка тик бўлади.
Турли йўналишлар бўйича сочилган ёруғликнинг интенсивлигини бахоласак, бу интенсивлик дастлабки нур ўқига нисбатан ва унга перепендикуляр бўлган чизиққа нисбатан симметрик бўлади.
Турли йўналишлар бўйича сочилган ёруғлик интенсивлиги тақсимотини кўрсатувчи график сочилиш индикатрисаси деб аталади. Тушаётган ёруғлик табиий ёруғлик бўлганда интенсивлик
(1)

формула билан ифодаланади.

Релей (1899 й.) ўлчамлари ёруғлик тўлқин узунлигига нисбатан кичик бўлган сферик зарраларда сочилган ёруғлик интенсивлигини аниқлаш учун қуйидаги ифодани таклиф қилди:
(2)
Бу эрда: N- сочиб юборувчи хажмдаги зарралар сони, Въ ва  - зарранинг хажми ва диэлектрик сингдирувчанлиги, ₀ - мухитнинг диэлектрик сингдирувчанлиги,  - сочилиш бурчаги, L -кузатиш нуқтасигача бўлган масофа.
Сочилган ёруғлик интенесивлиги тўлқин узунлигининг тўртинчи даражасига тескари пропорционал экан, бу қонунга Релей қонуни дейилади.
Идеал тоза мухитларда оптик биржинслимаслик юзага келишининш сабаблари қуйидагилар.
1. Критик опалесценция.
Зичлик флуктуациясининг ортиши учун айниқса модда критик холатининг яқинида қулай шароит юзага келади. Бу флуктуациялар ёруғликнинг шундай интенсив сочилишига олиб келадики, ёруғлик солинган шиша ампула бутунлай қора бўлиб кўринади (газ ёки суюқликнинг критик температурасида ёруғликнинг интенсив равишда сочилиш ходисасига критик опалесценция деб аталади).
2. Ёруғликнинг суюқлик сиртида сочилиши.
Хажмда бўладиган ходисаларга ўхшаш сочилиш суюқлик сиртида хам бўлиши мумкин. Суюқликнинг текис сирти молекуляр харакат туфайли муттасил равишда "бузилиб" туради ва у ёруғликни сочади. Икки суюқлик чегарасида капилляр кучлар кичик бўлади ва ёруғлик чегарадан Френель қонунига асосан қайтибгина қолмасдан, балки хамма томонга интенсив равишда сочилади хам(Л.И.Мандельштам, 1913 й.).
3. Ёруғликнинг тоза моддада молекуляр сочилиши.
Мандельштам (1907 й.) тоза суюқлик ёки газларда оптик жихатдан биржинслимасликка олиб келадиган физик сабаблар борлигини тушунтириб берди. Мандельштам ва Смохуловский (1908 й.) ларнинг фикрича, бунга сабаб зичлик флуктуациясидир. Бу флуктуациялар модда молекулаларининг тартибсиз харакати туфайли юзага келади; шунинг учун молекулалар сабабчи бўлган бундай сочилишга молекуляр сочилиш дейилади.
А.Эйнштейн (1910 й.) ёруғликнинг критик нуқтадан узоқда молекуляр сочилишининг миқдорий назариясини яратди. Оддий электродинамик хисоб интенсивликнинг қуйидагича бўлишини кўрсатади:


(3)

Бу ерда V* - флуктуация юз берган хажм,  - диэлектрик сингдирувчанлик флуктуацияси.

Эйнштейн оптик биржинслимасликка эриган моддалар c концентрацияси хам сабаб бўлишини кўрсатди:
(4)
Ёруғликнинг молекуляр сочилишида сочилган ёруғликда частоталари

бўлган иккита сатиллет бўлиши керак. Бу йўлдошлар Мандельштам-Бриллюен компоненталари деб аталади ва Релей чизиғининг нозик тузилишини ташкил қилади:
(5)
Бу Мандельштам-Бриллюен формуласидир.