Муаллифлар: Абдурахманов. П., физика-математика фанлари доктори, профессор, Эгамов У., физика-математика фанлари

f (ю, T )


Ью'


1


4п²c² Ью ₁ e^u -1


ёки ^⁽А,^T) =


4пЬс 1
п 5 Ью ^ hT 1
e^hl -1


(80.9)


Планк ифодасининг хисоб натижалари тажриба натижалари билан катта аникликда бир - бирига мос келди (159 - расм).

151. 
     - расм. Абсолют кора жисм нурланиш спектрининг Планк
     

ифодаси


(80.9) - ифодадан Стефан - Больцман ва Вин ифодаларини осон келтириб чикариш мумкин.


260

го х го л 5 т 4

R, = J f (т, T)dm =Jp(X, T)dX = J-5L_ T⁴ = а - T⁴, (80.10) 0 0 0¹⁵^ ^c
а = ^{4 -} ₂ и 5,67 -10^-8Вт / м²град⁴ 15h c²
Шундай килиб, Планк мувозанатли иссиклик нурланишининг тугалланган ифодасини назарий келтириб чикарди ва бу квант назариясининг асосларидан бири деб хисобланади.
Олисдан нур таркатаётган жисмларнинг ёки юкори хароратли, кизиган жисмларнинг хароратини оддий усуллар билан улчаб булмайди.
Бундай холларда хароратни уларнинг нурланиш спектрига караб аниклаш мумкин. Жисмларнинг нурланишига караб уларнинг хароратини аникловчи усулларнинг барчаси оптик пирометрия ва улчаш асбоблари эса, оптик пирометрлар деб аталади.
Улар икки хил - радиациявий ва оптик пирометрларга булинади. Радиациявий пирометрларда киздирилган жисмнинг 0 дан го булган частота кенглигида таркалаётган тула иссиклик нурланиши жамланади. Оптик пирометрларда нурланиш спектрининг тегишли кичик кисмини кабул килиш оркали жисм харорати аникланади.

76. 
    - §. Фотоэффект
    

Абсолют кора жисмнинг иссиклик нурланишини ёркин тушунтирган Планк гипотезаси, фотоэффект ходисасини хам тушуниб етишда уз ифодасини топди ва у квант назариясини шакллантиришда катта ахамиятга эга булди.
Фотоэффект - ташки, ички ва вентилли булиши мумкин.
Электромагнит нурланиш таъсирида моддалардаги электронларнинг ташкарига чикиш ходисаси ташци фотоэлектрик эффект (фотоэффект) деб аталади. Ташки фотоэффект асосан каттик жисмларда (металлар, яримутказгичлар, диэлектриклар) хамда газлардаги алохида атом ва молекулаларда (фотоионлашиш) кузатилади.
Фотоэффект Герц томонидан 1887 йилда биринчи марта кузатилган. У, газларни учкун чикиш даврида ультрабинафша


261




нурланиш билан нурлатганда разряд жараёнининг кучайишини кузатган.
Фотоэффект ходисасини биринчи марта Столетов мукаммал урганган. Фотоэффект ходисасини урганувчи курилма тузилиши 160 - расмда келтирилган.
Вакуум трубкадаги К - электрод катод деб аталади ва у текширилаётган хар хил металлардан тайёрланади. А - электрод анод деб аталади ва металл турдан иборат булади. Иккала электрод ташки кучланишга уланган булиб, R узгарувчан каршилик (потенциометр) ёрдамида кучланиш киймати ва ишорасини узгартириш мумкин. Урганиладиган металл (катод) монохроматик ёруглик билан ёритилганда хосил буладиган токни занжирга уланган миллиамперметр оркали улчаш мумкин.

151. 
     - расм. Фотоэффект ходисасини урганувчи курилма
     

Утказилган тажрибалар натижаларига асосланиб, Столетов куйидаги конуниятларни урнатди:

1. 
   металлардаги фотоэффект ходисасига ултрабинафша нурлар купрок таъсир курсатади;
   
2. 
   ёруглик таъсирида моддалар асосан манфий зарядларни йукотади;
   
3. 
   ёруглик таъсирида хосил буладиган ток кучи унинг жадаллигига тугри пропорционалдир.
   

262




Томпсон 1898 йилда ёруглик таъсирида чикадиган заррачаларнинг солиштирма зарядини улчади ва улар электронлардан иборат эканлигини исботлади.
Яримутказгич ёки диэлектрикларнинг энергетик спектридаги богланган энергетик холатлардан эркин энергетик холатларга электромагнит нурланиш таъсирида электронларнинг утиши - ички фотоэффект деб аталади, чунки электронлар бир энергетик холатдан юкориги энергетик холатларга утиб, моддадан ташкарига чикмайдилар.
Иккита ярим утказгич ёки металл - яримутказгич контактларини ёруглик билан ёритилганда фото электр юритувчи куч (ЭЮК) хосил булиш жараёнига вентилли фотоэффект деб аталади. Бу ходиса куёш энергиясини тугридан - тугри электр энергиясига айлантириш имконини яратиб беради.
156 - расмдаги курилмадан фойдаланиб, ёруглик таъсирида катод чикарадиган электронлар окими хосил киладиган I фототокнинг электродлар орасидаги кучланиш тушишига богликлигини, яъни фотоэффектнинг вольт - ампер характеристикасини (ВАХ) урганиш мумкин.
Частоталари бир хил, жадалликлари икки хил ёритилганлик учун фототокнинг ВАХ 161 - расмда келтирилган.

151. 
     - расм. Фотоэффектнинг вольт - ампер характеристикаси
     

Иккита электрод орасидаги кучланиш тушиши U ортиши билан, бошланишда фототок аста - секин ортаборади, яъни катоддан чикиб, анодга етиб борадиган фотоэлектронлар сони ошиб боради. Эгри чизикларнинг киялик киёфаси катоддан электронлар хар хил тезликда отилиб чикишини курсатади.


263

Фототокнинг максимал киймати I_max = 1_ту_й. , яъни туйиниш фототокининг бошланиши шундай U кучланиш тушиши билан аникланадики, бундай кучланиш тушишида катоддан чикаётган электронлар анодга етиб келишга улгурадилар:

¹ туй. = ^еП, (81.1)
бу ерда n — катоднинг 1 секундда чикарган электронлар сони.
Вольт - ампер характеристикадан U = 0 булганда фототок нолга айланмаслиги куриниб турибди, чунки катоддан чикаётган айрим электронлар нолдан фаркли v бошлангич тезликка эга булиб, маълум кинетик энергияга эга булганлари учун, ташки майдонсиз анодга етиб келаоладилар.
Фототок нолга тенг булиши учун, электронларга ишораси манфий булган, электронларни тухтатиб колувчи (- U₀) кучланиш куйиш керак.
демак, U = -U₀ булганда, хаттоки ^vmax - максимал тезликка эга булган электронлар хам тухтатиб колувчи кучланишни енгаолмайдилар ва анодга етиб келаолмайдилар, натижада фототок нолга айланади.
Берилган катод моддаси ва ёруглик нури частотаси учун тухтатиб колувчи —U₀ кучланишни улчаш, катоддан чикаётган фотоэлектронларнинг тезлиги ва кинетик энергияси кийматларини аниклаш имконини беради:
^{m V}max = _еи

0. 
   =^eU 0, (81.2)
   

Х,ар хил катод материаллари учун, катодга тушаётган ёругликнинг частотаси ва хар хил ёритилганлик жадалликларида олинган фотоэффект ВАХ натижаларига асосан куйидаги учта фотоэффект конунлари урнатилди:

1. 
   Столетов конуни. Катодга тушаётган ёругликнинг белгиланган частотасида, бирлик вактда катоддан ажралиб чикаётган фотоэлектронлар сони ёруглик жадаллигига пропорционалдир;
   
2. 
   Фотоэлектронлар бошлангич тезлигининг максимал киймати катодга тушаётган ёруглик жадаллигига боглик булмай, факат v частотага боглик булиб, унинг ошиши билан чизикли усиб боради;
   

264

3. 
   Х,ар бир модда учун фотоэффектнинг «кизил чегараси» мавжуд,
   яъни ёругликнинг Vo - минимал частотаси мавжуд булиб, бу частотада
   ёругликнинг исталган жадаллигида фотоэффект кузатилади.
   

Бу конунларни тушунтириш учун Эйнштейн 1905 йилда
фотоэффектнинг квант назариясини ишлаб чикди. Бу назарияда, v
частотали ёруглик нурланишда хам, таркалишда хам ва моддаларда
ютилишда хам алохида энергия порциялари
£₀ = hv
оркали намоён булади. Шундай килиб, ёруглик таркалишини узлуксиз
тулкин жараёни деб тасаввур килмай, уни фазода дискрет ёруглик
квантлари окими сифатида, вакуумда эса с таркалиш тезлиги билан
харакатланади, деб хисоблаш керак. Бу электромагнит нурланиш
квантлари фотонлар деб аталади.
Квант назариясига асосан, хар бир квантни факат битта электрон
ютиши мумкин. Шу сабабли, ёруглик таъсирида катоддан ажралиб
чиккан фотоэлектронлар ёруглик жадаллигига пропорционалдир
(фотоэффектнинг I цонуни).
Катодга тушаётган фотон энергияси электронни металлдан чикиш
ишини (А) енгишга ва чикаётган фотоэлектронга m v^ / 2 кинетик
энергия беришга сарф булади.