O’zbekiston Respublikasi Axborot Texnologiyalari va Kommunikatsityalarini

XIX asr boshlarida to’lqin nazariyasi – korpuskulyar nazariyadan ustun bo’la boshladi. Bunga ingliz fizigi T.Yung va fransuz fizigi O.Frenel tomonidan interferensiya va difraksiya hodisalarini o’rganishda olingan natijalar sabab bo’ldi.

XVIII asr boshlarida yorug’lik tabiatini tushuntirishda bir-biriga zid bo’lgan ikkita yondoshish mavjud bo’la boshladi: Nyutonning korpuskulyar va Gyugensning to’lqinnazariyalari. Bu ikkala nazariyalar yorug’lik nurining to’g’ri chiziqli tarqalishini, sinish va qaytish qonunlarini tushunturib berdi.

1851 yulda J.Fuko muhim ahamiyatga ega bo’lgan to’lqin nazariyasining tajribaviy tasdig’ini oldi, suvda yorug’likning tarqalish tezligini o’lchab  ekanligini isbotladi.

1865 yilda Maksvell yorug’likning elektromagnit nazariyasini yaratdi: unda yorug’lik har xil muhitlarda 

tezlik bilan tarqaluvchi , juda qisqa elektromagnit to’lqinlardan iborat hisobladi, yorug’likning vakuumdagi tarqalish tezligi ga tengligini isbotladi.
Maksvell nazariyasi yorug’likning nurlanish va yutilish jarajonini, fotoelektrik effektni va Kompton sochilishini tushuntira olmadi. Lorens nazariyasi ham, yorug’likning moddalar bilan o’zaro ta’sirini, xususan, qora jismning issiqlik nurlanishidagi to’lqin uzunligiga bo’g’liq energiya taqsimotini tushuntira olmadi.

M.Plank tomonidan taklif etilgan gipotezaga asosan, yorug’likning nurlanishi va yutilishi uzluksiz bo’lmqay, diskret xususiyatga egadir, ya’ni aniq porsiyadan ( kvantlar) iboratdir. Bu kvant energiyasi quyidagicha ifodalanadi:

 

bu yerda h-Plank doimiysi. Plank gipotezasi qora jismning issiqlik nurlanishini ham oson tushuntira oldi.

1905 yilda A.Enshteyn yorug’likning kvant nazariyasini kashf etdi. Bu nazariyaga asosan, yorug’lik nurlanishi va tarqalishi fotonlar- yorug’lik kvantlari oqimi ko’rinishida sodir bo’lib, ularning energiyasi quyidagi nisbat bilan aniqlanadi:

 

yorug’likning tarqalish qonunlari, yorug’likning moddalar bilan o’zaro ta’siri to’g’risidagi nazariyalar yorug’lik murakkab xususiyatga ega ekanligini ko’rsatadi. Demak, yorug’lik tabiati korpuskulyar-to’lqin dualizmi tasavvuridan iborat.

Yorug‘likning elektromagnit nazariyasi

o‘z vaqtida Nyuton yorug‘lik haqida mulohaza yuritar ekan, bu haqida, "yorug‘lik - tezligi deyarli cheksiz bo‘lgan mayda zarrachalardan tashkil topadi" deb ta'kidlar edi. Nyutonning zamondoshi bo‘lgan yana bir mashhur fizik olim Xristian Gyuygens esa aksincha, yorug‘lik to‘lqin tabiatiga ega bo‘lib, u xuddi tovushning havoda, yoki, istalgan biror moddiy muhitda tarqalishi singari tarqaladi degan g‘oyani ilgari surardi. Taassufki, Gyuygensning g‘oyalari Nyutonning ilmiy nufuzi soyasida qolib ketdi va akademik doiralarda unchalik ham katta qiziqishga sabab bo‘lmadi. Hatto, odatda sermulohazaligi bilan ajralib turadigan kuchli olimlar ham, faktlarni tekshirib o‘tirmasdan, shunchaki Nyutonning ta'kidlariga ishonib qo‘ya qolishdi. Chunki, ularning fikricha, Nyuton noto‘g‘ri gapirishi ehtimoli mavjud emasdi...

 

Biroq, yangi avlod olimlari asta-sekinlik bilan katta sahnaga chiqib kelar ekan, baribir yorug‘lik tabiatiga Nyuton g‘oyalaridagi kemtiklarga e'tibor qaratila boshladi. 1700 yilga kelib, Yung, Frenel va boshqa olimlar, yorug‘likning Nyuton ta'limoti bilan tushuntirib bo‘lmaydigan ayrim xossalarini o‘rganishga kirishdilar. Nyuton yondoshuvi bilan tushuntirib bo‘lmaydigan yorug‘lik hodisalari orasida, Nyuton halqasi deb ataladigan hodisa, shuningdek, ayrim hashoratlarning tanasida yuz beradigan murakkab yorug‘lik interferensiyasi natijasida ularning yorqin tus bilan tovlanishi kabilar mavjud edi. Nyuton halqasini fotoplyonka bilan ishlab ko‘rgan fotograflar juda yaxshi bilishdi. U diapozitiv shisha plastinkalar orasiga joylashtirilgan vaqtda hosil bo‘ladi. Yung va Frenellarning tajribalari ham yorug‘likning to‘lqin tabiatiga ega ekaniga yaqqol ishora qilib, Gyuygensning ishlarida haq gaplar keltirilganini ko‘rsatib bergan bo‘lsa-da, baribir, yorug‘likning to‘lqin tabiati haqidagi g‘oya XIX asrning ikkinchi yarmigacha ham shubha ostida qolaverdi. Buning ikkita asosiy sababi bor edi. Birinchisi - Faradeyning tajribalari bo‘lib, u magnit maydonining yorug‘likka ta'siri mavjudligini ko‘rsatib bergandi. Ikkinchi sabab esa, Maksvell olib borgan tajribalar bo‘lib, unda elektr va magnit hodisalarining o‘zagi bitta ekani ifodalab berilgan edi. Bunga ko‘ram yorug‘lik - elektromagnit tabiatiga ega bo‘lib, bu - shakl va tarkibning yorug‘lik ko‘rinishidagi ajoyib uyg‘unligiga ishora edi.

Elektromagnetizm haqidagi tushunchalarning rivojlanishi asnosida yuzaga kelgan yorug‘likning mohiyatiga oid yangi fikrlar, yorug‘lik tabiatiga oid avvaldan mavjud chalkashliklarni yanada chigallashtirib yubordi. Bu masala ayniqsa Faradeyni ikkilantirib qo‘ygandi. Faradey yorug‘lik tabiatiga oid yangi izohni izlay boshladi. Xususan Faradeyning kuch chiziqlari ham shunday tabiatga ega bo‘lib, ularni statik emas, balki, dinamik nuqtai nazardan qarash lozim edi. Faradey yorug‘likning elektromagnit tabiati haqida fikrlar ekan, bu boradagi o‘z ilmiy tekshirishlarining natijalarini, o‘zining 1846-yilda chop etilgan "Nur vibratsiyalari haqidagi fikrlar", hamda, "Magnit kuchining fizik chiziqlari haqida" deb nomlangan, 1851-yilda chop etilgan asarlarida bayon qilgan.

Faradey tomonidan 1845-yilda kashf etilgan, magnetizm hamda yorug‘lik hodisalarining o‘zaro bog‘liq ekanligi haqidagi kashfiyot, yorug‘likning mohiyati haqidagi

Maykl Faradey

ta'limotlarga yangi qon bo‘lib kirib keldi va yorug‘lik to‘lqinlarining qat'iy ko‘ndalangligiga yana bir bora ishora bergan edi. Bu esa, olimlar ongida o‘rnashib qolgan, efir haqidagi eski aqidaga zid bo‘lib, bu Faradey g‘oyalarining ham xuddi Gyuygens g‘oyalari kabi shubha ostiga olinishiga sabab bo‘lishi mumkin edi. Faradey o‘zining yorug‘likning‘ elektromagnit tabiati haqidagi fikrlarini bayon qilar ekan, ko‘ndalang to‘lqinlar hosil bo‘ladigan kuch chiziqlari haqida to‘xtalib, shunday deydi: "Bizga ma'lum nazariyadagi (olim bunda Gyuygensning to‘lqin nazariyasini nazarda tutmoqda) - tebranishlar yorug‘lik hodisalarining asosini tashkil etishi va u bilan bog‘liq hodisalar esa, kuch chiziqlarida sodir bo‘lishi mumkinligi haqida taxmin qilib ko‘rish mumkin. Ushbu kuch chiziqlari zarrachalarni o‘zida birlashtiradi. Demak, materiyaning massasini va tebranishini umumlashtiradi. Agar imkon berilsa, bu g‘oya bizni efir tushunchasidan xalos etishi mumkin. Boshqa tomondan qaralsa, ushbu tebranishlar aynan efir muhitida yuz beradi deb olinadi".

Olim elektromagnit kuch chiziqlarida yuz beruvchi tebranishlarning mohiyatini qandaydir mexanik jarayonlarga asoslanmagan, aksincha, bu tur tebranishning tamomila yangicha, hali to‘liq tushunib yetilmagan qandaydir "oliy" turi deb ataydi. Bu turdagi tebranishlar ko‘ndalangiga yuz beradi va shu sababli har xil qutblanish jarayonlarini ham aynan shu nuqtai nazardan izohlash mumkin bo‘ladi. Bunday tebranishlari havo va suyuqliklardagi tovushning bo?ylab tebranishlar bilan tarqalishi hodisasiga umuman o‘xshamaydi. Faradeyning o‘z ta'biri bilan aytganda, ushbu g‘oya, ya'ni, yorug‘likning elektromagnit tabiati tushunchasi, yorug‘lik fizikasidan efir tushunchasini chiqarib tashlaydi; lekin tebranishlar tushunchasini saqlab qoladi. Olim ushbu elektromagnit to‘lqinlar, ya'ni, yorug‘lik muayyan chekli tezlik bilan harakatlanadi deb uqtiradi:

"...Kuch chiziqlarining bir tarafida yuz bergan o‘zgarish, chiziqlarning boshqa tarafida ham o‘zgarishlar yuz berishiga sabab bo‘ladi. Yorug‘likning, umuman olganda, har qanday nurlanishlarning tarqalishi uchun vaqt zarur bo‘ladi. Kuch chiziqlaridagi tebranishlar tufayli yorug‘lik paydo bo‘lishi uchun, ushbu tebranishlarning o‘zi ham muayyan vaqt davom etishi kerak".

Yorug‘likning mohiyatini yangi nuqtai nazardan tekshirayotgan Faradey ushbu fikrlari orqali fanga yangi bir g‘oyani ham olib kirgan edi. Ya'ni, u elektromagnit kuch chiziqlarining ko‘ndalang tebranishlari orqali, muayyan chekli tezlikka ega bo‘lgan yorug‘lik nurlari tarqaladi degan ta'limotning yuzaga kelishiga sabab bo‘ldi. Bunda ikkita muhim g‘oya mujassam bo‘lgan. Birinchisi - elektromagnit hodisalari va yorug‘lik hodisalarining mohiyati bir; qolaversa, yorug‘lik muayyan vaqt davomida tarqaladi va binobarin, uning tezligi chekli.

Faradeyning ushbu g‘oyalaridan ilhomlangan Jeyms Klark Maksvell o‘zining Bregg ismli do‘stiga yozgan xatida shunday deydi: "Faradeyga tegishli bo‘lgan "Nur vibratsiyasi haqida fikrlar" (1846 yil may) va yoki, "Eksperimental tadqiqotlar"asarlarida keltirilgan, yorug‘likning elektromagnit tabiati haqidagi nazariya aslida men o‘zimning "Maydonning dinamik nazariyasi" (may 1865) maqolamda o‘rtaga tashlagan nazariyaning o‘zginasidir. Faqat, farqi shundaki, 1846 yilda ushbu tebranishlarning tarqalish tezligi haqida ma'lumotlar mavjud bo‘lmagan".

Yuqoridagi fikrlari orqali, mashhur olim Maksvell, olimlarga xos kamtarinlik bilan, yorug‘likning elektromagnit tabiati haqidagi o‘z tadqiqotlarining asosida Faradey ishlari yotganini tan olib o‘tadi. Biroq, bu borada tan olingan asosiy ilmiy ishlar baribir Maksvell qalamiga mansub bo‘lib, yorug‘likning to‘lqin tabiatiga ega ekanini isbotlagan va bu orqali fizikada Nyuton obro‘si orqali o‘rnashib qolgan chigal tushunchalarga barham bergan shaxs aynan Maksvell bo‘ladi.

Jeyms Klark Maksvell

Jeyms Klark Maksvell (1831-1879) Shotlandiyaning Edinburg shahrida tavallud topgan. U tug‘ilganidan bir necha kun o‘tib, ota-onasi o‘zlariga qarashli Glenler yeriga ko‘chib o‘tishadi. Maksvell bolaligida ota-onasi uning uchun muallim yollab, uyda ta'lim berishgan. Keyinchalik bo‘lajak olim, o‘z davri uchun yangilik bo‘lgan o‘quv muassasasi - Edinburg akademiyasi nomi bilan ochilgan chuqurlashtirilgan ta'lim beruvchi maktabga qatnay boshlagan. Maksvell ushbu akademiyaning ilk bitiruvchilaridan bo‘lib, shu tufayli uning uchun Edinburg universitetida kirishi ham birmuncha oson kechgan.

Endilikda bakalavr diplomiga ega yosh mutaxassis Maksvellning ilmiy salohiyatini Kembrij universitetidagi o‘z ustozlari va umuman ilmiy-pedagogik jamoa juda yaxshi bilardi va uni o‘zlarida o‘qituvchi sifatida olib qolishga urinishardi. Maksvell dastavval o‘z ustozlarining taklifiga rozi bo‘ldi Kembrijdagi Triniti-kollejida o‘qituvchilik qila boshladi. Biroq, uni zamonaviy fizikaning dolzarb masalalari ko‘proq qiziqtirardi va u ilmiy tadqiqotlar olamiga sho‘ng‘imoqchi edi. Uning geometriya va ranglar bilan bog‘liq fizik hodisalarga qattiq qiziqishi 1852 yildan boshlangan bo‘lib, yosh mutaxassis Maksvell bu borada uncha-muncha ish qilib qo‘ygandi. Endi esa, uni Faradeyning asarlari orqali, elektromagnit hodisalari qiziqtirib qo‘ydi.

Maksvell talabalik yillaridayoq taranglik va elastiklik nazariyasiga oid jiddiy va ajoyib bir ilmiy ish bilan chiqish qilib, olimlar va mutaxassislarni lol qoldirgan edi. Undagi iqtidor va o‘tkir zehnni payqagan ustozlari, bo‘lajak olimni Kembrij universitetiga o‘qishga jo‘natishga qaror qilishadi. Maksvell o‘ta intiluvchan, kuchli intellektual salohiyatga ega, ajoyib mantiqiy fikrlash va xulosalash qobiliyatiga bilan yaqqol ajralib turgan. U Kembrijni o‘zi tamomlagan yildagi talabalar reytingida universitet bo‘yicha ikkinchi o‘rinda bo‘lgan.

1854-yilning 20-fevralida Maksvell boshqa bir yirik fizik olim Tomsonga yozga xatida o‘zining kelajak ilmiy rejalari haqida o‘rtoqlashib, endilikda "elektr sohasiga hujum qilmoqchi" ekanini aytadi. Tez orada uning ushbu "hujumi"ning amaliy natijalari ham ilmiy jamoatchilik e'tiboriga havola etiladi. Olim qalamiga mansub "Faradeyning kuch chiziqlari haqida"nomli ilmiy ish uning elektromagnit hodisalarini tadqiq qilishidagi dastlabki yutuqlarini o‘zida ifoda etgan. Shundan so‘ng Maksvell elektromagnit maydon nazariyasiga oid yana ikkita mukammal ilmiy ishlarni e'lon qildi va shunday qilib, uning jami uch qismdan iborat ilmiy ishi yuzaga keldi. Shunisi qiziqki, "maydon" so‘zini Maksvell o‘zining Tomsonga yo‘llagan va yuqorida qayd etilgan xatidagina qo‘llaydi. Lekin, u o‘zining rasmiy e'lon qilingan, kuch chiziqlariga oid uch qismli ilmiy ishlarida "maydon" atamasidan foydalanmaydi. Hozirda fizikadagi asosiy tushunchalardan biri sanaladigan ushbu muhim tushuncha, Maksvell asarlarida faqat 1864 yildagi "Elektromagnit maydonning dinamik nazariyasi" asarida qayta paydo bo‘lgan.

Maksvell o‘zi barpo qilgan elektromagnit maydon nazariyasi haqida ikkita katta ilmiy ish yozib, nashrdan chiqargan. Ulardan birinchisini olim 1861-1862 yillarda yozgan bo‘lib, "Fizik kuch chiziqlari haqida" deb nomlangan. Olimning ikkinchi muhim ilmiy ishi esa, yuqorida ham qayd etilgan asar bo‘lib, u 1864-1865 yillarda yozib tugatilgan "Elektromagnit maydonning dinamik nazariyasi" asaridir. Mazkur ilmiy ishlar, XIX asr ikkinchi yarmi ilm-fanida tub burilish yasagan eng muhim ilmiy nazariyalardan bo‘lib, ushbu ishlar orqali Jeyms Klark Maksvell qandaydir o‘n yil ichida yosh mutaxassis o‘qituvchilikda, o‘z zamonasining eng yirik fizik olimlari qatoriga chiqib bordi. Uning elektromagnit maydon nazariyasiga oid izlanishlari fizikaning mazkur yo‘nalishida fundamental ishlarga aylandi va termodinamika, statistik fizika, hamda mexanika sohalari bilan bir qatorda, mumtoz fizikaning asoslaridan biriga aylandi.

Maksvellning yuqorida sanab o‘tilgan ilmiy ishlaridagi eng muhim, fundamental ahamiyatga ega xulosalardan biri shu ediki, tabiatda hali fiziklarga ma'lum bo‘lmagan elektromagnit to‘lqinlar mavjud bo‘lib, ularning bo‘shliqdagi tarqalish tezligi yorug‘lik tezligi bilan bir xil, ya'ni, soniyasiga 300000 km bo‘lishi kerak ekan. Maksvell fiziklarga shuni ta'kidlardiki, elektromagnit to‘lqinlar hosil bo‘lgan zahotiyoq fazo bo‘ylab yorug‘lik tezligi bilan bir xil tezlikda tarqaladi va borgan sari yana va yana katta hajmni egallab boradi. Olimning tasdiqlashicha, biz ko‘zimiz ko‘radigan yorug‘lik ham, aslida, o‘zgaruvchan elektr toki oqayotgan o‘tkazgich atrofida hosil bo‘ladigan elektromagnit to‘lqin bilan bir xil narsa. Faqat ular to‘lqin uzunligiga ko‘ra o‘zaro farqlanadi. Ya'ni, soddaroq qilib aytadigan bo‘lsak, yorug‘lik ham elektromagnit to‘lqindir. To‘lqin uzunligi juda qisqa bo‘lgan elektromagnit tebranishlarni biz yorug‘lik sifatida ko‘ramiz va his qilamiz.

Elektr maydonidagi o‘zgarishlar natijasida magnit induksiyasi oqimi yuzaga kelishi haqidagi Maksvell taxmini ilm-fandagi navbatdagi muhim qadam bo‘lgan edi. Ya'ni, magnit maydoni atrofida hosil bo‘ladigan o‘zgaruvchan elektr maydoni, o‘z navbatida o‘sha elektr maydonni qoplab oladigan o‘zgaruvchan magnit maydonining paydo bo‘lishiga olib keladi. o‘z navbatida, ushbu o‘zgaruvchan magnit maydoni yana elektr maydonining yuzaga kelishiga omil bo‘ladi va jarayon shu taxlit davom etaveradi.

Shu taxlitdagi tez o‘zgaruvchan elektr va magnit maydonlari fazoda yorug‘lik tezligida tarqalib, elektromagnit maydonni hosil qiladi. Elektromagnit maydon esa fazoda" tarqalish jarayonida bir nuqtadan boshqasiga elektromagnit to‘lqinlar hosil qiladi. Ushbu fazoning har bir nuqtasidagi elektromagnit maydon, uning elektr va magnit maydonlarining kuchlanganligi orqali xarakterlanadi. Elektr va magnit maydonlarining kuchlanganligi esa vektor kattaliklar bo‘lib, ularning nafaqat qiymati, balki, yo‘nalishi ham muhim ahamiyatga ega bo‘ladi. Maydonlarning kuchlanganlik vektorlari o‘zaro perpendikulyar bo‘lib, tarqalish yo‘nalishiga ham perpendikulyar bo‘ladi. Shu sababli ham, elektromagnit to‘lqinlar ko‘ndalang bo‘ladi.

Maksvell nazariyasiga binoan, elektromagnit to‘lqin faqat elektr va magnit maydonlarining kuchlanganligining o‘zgarishi juda tezkor ravishda ro‘y bergandagina hosil bo‘ladi.

o‘sha davrda Maksvell g‘oyalari fizikada kuchli shov-shuvga sabab bo‘lgan bo‘lsa-da, lekin uning haq ekanligini amalda isbotlash uchun biroz muhlat talab etildi. Biroq, olimning o‘zi, mohiyatan o‘zi kashf etgan elektromagnit to‘lqinlarni "ko‘rolmay", 1879-yilda vafot etdi. "Ko‘rolmay" so‘zini biz bekorga qo‘shtirnoq bilan keltirmadik. Zero, yorug‘lik nurlaridan boshqa turdagi elektromagnit to‘lqinlarni odam ko‘zi ko‘rolmaydi va shu sababli ham ular haqida uzoq asrlar, ming yilliklar davomida odamzot hech narsa bilmagan. Lekin, ushbu elektromagnit to‘lqinlar bizni har tomondan o‘rab turganini, ular har doim har yerda mavjudligini Maksvell taxmin qilgan bo‘lib, o‘z taxminining amaliy isbotini ko‘rishi mumkin edi. Maksvell o‘zining haq ekani isbotlanishigacha atiga 9 yil qolgan vafot etgan.

Genrix Gers

Maksvellning elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligi haqidagi taxminlarini amaliy tajriba yo‘li bilan olmon olimi Genrix Gers isbotlab berdi. XIX asrning 80-yillari boshida Gers Maksvell asarlarida qayd etilgan va o‘sha payt uchun "hozircha faqat ilmiy faraz" deb hisoblanayotgan elektromagnit to‘lqinlarni o‘rganishga kirishdi. Gers tajribaxonasi eniga 12 metr, uzunligi 14 metr bo‘lgan kattagina auditoriya edi. U xonaning bir tarafiga elektromagnit to‘lqinlar chiqarishi taxmin qilingan elektr vibratori o‘rnatdi va xonaning boshqa tarafidan turib, elektromagnit to‘lqinlarni tutmoqchi bo‘ldi. Uning aniqlashicha, to‘lqin qabul qilgich qurilma bilan vibrator orasidagi masofa 1 metrdan qisqa bo‘lsa, unda elektr kuchining tarqalish xarakteristikasi dipol maydoniniki bilan o‘xshash bo‘lib, masofaning kubiga teskari proporsionallik bilan kamayib borar ekan. Biroq, 3 metrdan ziyod masofalarda esa, maydon kuchlanganligi nisbatan sekin kamayib, boz ustiga turli yo‘nalishlardagi kamayish ko‘rsatkichi ham bir-biridan sezilarli farqqa ega edi. Masalan, vibrator o‘qiga ustma-ust yo‘nalishda maydon kuchlanganligi nisbatan tez so‘nardi. Vibratordan 4 metr masofada va o‘qqa parallel yo‘nalishda kuchlanganlik deyarli sezilarsiz bo‘lib qolardi. Vaholanki, o‘qqa perpendikulyar yo‘nalishda maydon kuchi to 12 metrgacha bo‘lgan masofada yaqqol sezilib turardi.

Gers qayd etgan ushbu natija, fizikada o‘rnashib qolgan "uzoq muddatli harakat" qonuniyatlariga zid kelar edi. Gers o‘z tadqiqotlarini davom ettirib, o‘zi ish olib borayotgan vibratorning to‘lqin qamrovi hududini va uning maydonini hisoblab chiqdi. U o‘z tajribalarini sinchkovlik va izchillik bilan olib borib, keyingi yillar ichida, tabiatda chekli tezlik bilan tarqaluvchi elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligini isbotlovchi bir necha ilmiy ishlarni e'lon qildi. Uning mazkur tadqiqotlar yuzasidan 1888-yilda, tartib bo‘yicha 8-maqolasida shunday misralarni o‘qish mumkin: "Men tomonimdan o‘tkazilgan, tezkor elekt tebranishlari yuzasidan tajribalar shuni ko‘rsatdiki, elektrodinamikadagi boshqa barcha nazariyalardan ko‘ra Maksvellning nazariyasi ustunlikka ega ekan".

1889-yilda Gers o‘zining mashhur "Yorug‘lik va elektrning o‘zaro munosabati haqida" nomli ma'ruzasini o‘qib eshittirdi. Mazkur tarixiy ma'ruza, tabiatshunoslar va vrachlarning 62-qurultoyida o‘qilgan edi. Ushbu ma'ruzasida Gers o‘zining elektromagnit hodisalari bilan bog‘liq tajribalarini shunday xulosalaydi: "Ushbu tajribalarning barchasi mohiyatiga ko‘ra juda sodda. Biroq, shunga qaramay, ulardan kelib chiqadigan xulosalar o‘ta muhim amaliy ahamiyatga ega. Unga ko‘ra, elektr kuchlari fazoda bir lahzadayoq tarqaladi degan har qanday nazariya chippakka chiqadi. Xulosalarim Maksvell g‘oyalarining yorqin g‘alabasini tasdiqlaydi... Avvallari yorug‘likning mohiyatini anglay olishimiz qanchalik imkonsiz tuyulgan bo‘lsa, endilikda, ushbu mohiyatni tushunmaslik shunchalik mushkuldir".

o‘zi ish olib borgan tajribaxonasidagi to‘lqinlar tarqalish maydonini Gers ham, Faradey va Maksvellar singari kuch chiziqlari vositasida chizib ko‘rsatdi. Uning tasvirlarida, turli vaqt momentlari uchun maydon holati alohida-alohida tasvirlanib, ular orasidagi farq va o‘xshashliklar yaqqol ifodalangan edi. Gersning mazkur tasvirlari keyinchalik elektr hodisalari bilan bog‘liq har qanday darsliklardan muqim o‘rin oldi va elektromagnit hodisalarni tushuntirish uchun benazir vositaga aylandi. Gersning mazkur tadqiqotlarida olib borgan hisob-kitoblari va unda qo‘llagan matematik uslublari, antennalarning to‘lqin taratish va qabul qilish xossalarini hisob-kitob qilish nazariyasiga va undan ham muhimi esa, atom va molekulalarning nurlanish nazariyasiga oid hisoblashlar uchun fundamental asos bo‘lib xizmat qildi.

1890-yilda esa Genrix Gers ikkita muhim tarixiy maqolalarini e'lon qildi. Ulardan birinchisi "Elektrodinamika va tinch jismlarning asosiy tenglamalari haqida" deb nomlangan bo‘lib, ikkinchisi esa unga mos ravishda "Elektrodinamika va dinamik jismlarning asosiy tenglamalari" deb nomlangan. Mazkur maqolalar, aytish mumkinki, Faradey, Maksvell va Gersning o‘zi shug‘ullangan muhim fizik masalalar - elektromagnit maydon va elektromagnit to‘lqinlar, shuningdek, elektromagnit nurlanishlari masalalariga oid fundamental qonuniyatlarni o‘zida mujassam etgan bo‘lib, "elektromagnit hodisalari qonunlari" sifatida e'tirof etilishi mumkin. Gersning mazkur maqolalari Maksvell nazariyalarini qat'iy isbotlab bergan va fizikaning fundamental qonunlari turkumiga kirishiga asosiy omil bo‘lgan edi. Ushbu maqolalarda bayon qilingan faktlar o‘shandan buyon butun jahon bo‘ylab barcha fizika darsliklaridan mustahkam o‘rin egallagan.

Yorug’lik to’lqinlari va ularning xarakteristikasi

Yorug’lik to’lqinlari va ularning xarakteristikasi. Yorug’lik qator hodisalarda to'lqin xususiyatini nomoyon qiladi. Shuning uchun to'lqinlarga oid ba'zi ma'lumotlarni dastlab yaqqollik uchun mexanik to'lqin misolida ko'rib chiqamiz.

  To'lqin frontini tebranish sodir bo'layotgan fazoning qismi va tebranish hali boshlanmagan qismini ajratib turuvchi chegaraviy sirt tarzida tasavvur qilish mumkin. To'lqin frontining shakli muhit xossalari, tebranish manbaining shakli va o'lchamlariga bog’liq.

         To'lqin deganda tebranishlarining muhitda (bunga vakuum ham kiradi) tarqalish jarayoni tushuniladi. Yorug’lik to'lqinining tarqalish yo'nalishi nur deb ixtiyoriy vaqtda tebranishlar yetib kelgan muhit zarralarining geometrik o'rinlari to'lqin fronti deb ataladi.

  Bir jinsli va izotrop muhitda joylashgan nuqtaviy tebranish manbaidan tarqalayotgan to'lqinlarning fronti sferik shaklda bo'ladi. Bunday to'lqinlar sferik to'lqinlar deyiladi. Agar tebranish manbai tekislik shakliga ega bo'lsa, manbaga yaqin soxalardagi to'lqinlar yassi to'lqinlar deb ataladi. Tebranish nurga perpendikulyar bo'lsa, bunday to'lqinlar ko'ndalang to'lqinlar deyiladi. Yorug’lik to'lqini ham ko'ndalang to'lqindir. Muhitning 0 nuqtasiga joylashgan manba t = 0 dan boshlab x =Acoswt garmonik tebranma harakat qilayotgan bo'lsin, bu yerda A, w - mos ravishda tebranish amplitudasi va chastotasi.

Harakat - borliqnint ajralmas xususiyati boʻlgan oʻzgaruvchanlikni (q. Barqarorlik va oʻzgaruvchanlik) ifodalovchi falsafiy kategoriya. H. tushunchasi imkoniyatlarning voqelikka aylanishini, roʻy berayotgan hodisalarni, olamning betoʻxtov yangilanib borishini aks ettiradi.

Amplituda deb muvozanat vaziyatidan eng katta chetga chiqish kattaligi tushuniladi. 0 nuqtadan x masofa uzoqlikdagi zarraning ixtiyoriy t vaqtdagi siljishi:

       

u - to'lqinining muhitdagi tarqalish tezligi. Bu ifoda yuguruvchi to'lqin tenglamasi deb ataladi.

         To'lqin uzunligi deb bir xil fazada tebranayotgan 2 ta eng yaqin nuqtalar orasidagi masofaga aytiladi.

l = uТ ekanligidan

Mazkur tenglamadagi 2p/l   ni odatda, k harfi bilan belgilanadi va to'lqin soni deb ataladi. U 2p  metr uzunlikdagi kesmada joylashadigan to'lqin uzunliklarining sonini ifodalaydi. Yuqoridagi ifoda

x = Аcоs(wt - kx)

Interferensiya

 

Qadimgilar yorug‘likning tabiatini kuzata turib, o‘zaro tutashayotgan ikkita yorug‘lik nuri, kesishgach, yana o‘z yo‘lida hech narsa bo‘lmagandek davom etib ketaveradi degan fikrda bo‘lishgan. Bunday qarashlar asosida yorug‘likning nomoddiyligi va jism xossalariga ega emasligi haqidagi fikr mustahkamlangan. Aslida-chi, qanday edi?

Nyuton eng birinchi bo‘lib yorug‘lik nurlarining o‘zaro ta’siri, yoki optika tilida aytganda yorug‘lik interferensiyasi bo‘yicha tajribalar o‘tkazgan edi. U tirqishdan o‘tayotgan yorug‘lik spektridagi turli rangdagi (ya’ni turli to‘lqin uzunligidagi nurlarni) linza orqali yoyilganda va qayta yig‘ilganda, ularning o‘zaro ta’sirlashayotganligini aniq ravshan ko‘rgan. Tirqishdan oq nur o‘tkazilganda, undan keyin rangdor va kamalakli halqalar paydo bo‘lgan. Agar tirqish orqali ranglarda biri o‘tkazilsa, undan keyingi holatda, qora va rangli halqalar o‘rin almashinish tartibida paydo bo‘lar edi. Ammo Nyuton nima sababdandir, o‘ziga xos bo‘lmagan tarzda, bu tadqiqotni oxirigacha yetkazmadi.  Fikrimizcha, bu hodisani Nyuton o‘zi tushuna olmagan qandaydir noma’lum fizik hodisalar bilan bog‘lab, ularni tadqiq etish uchun qo‘shimcha tadqiqotlarni olib borish zarur deb bilgan.

Nyuton qo‘yib ketgan mumtoz optika tamal toshi asosida, mazkur fizik hodisaning to‘liq modelini qurgan haqiqiy buyuk tadqiqotchilar XIX asrda paydo bo‘ldi. Ulardan birinchisi Tomas Yung (1773-1829) edi.

Yung o‘zining dastlabki ilmiy ishini inson ko‘rish tizimini tadqiq qilishdan boshlagan. U odam ko‘zi gavhari ham o‘zgaruvchan qavariqlikka ega linzadan iborat ekanligini va maxsus muskullar uning torayib yoki kengayib turishiga javobgar ekanligini ilmiy tadqiqotlar asosida mufassal yoritib berdi. Yung o‘zining mazkur tibbiy-optika tadqiqotlarini bajargan vaqtida, atiga 20 yoshda bo‘lgan. Bu tadqiqotning o‘zi, uni Qirollik ilmiy jamiyatiga a’zolikka qabul qilinishiga yetarli asos bo‘ldi.

Tomas Yung haqiqiy ma’nodagi ko‘p qirrali shaxs bo‘lgan: uning tarjimai holidan siz Misrshunos, gimnast, musiqachi kabi iste’dodlarini ham topasiz. Uning noyob qobiliyatlari haqida ajoyib bir hikoya mavjud: Tomas 14 yoshligida, o‘qituvchisi ko‘pchilik ichida unga ingliz tilida bir necha iborani qog‘ozga yozib chiqishini topshiriq qilib beradi. Topshiriq «yordamchi»lardan holi, alohida xonada, yakka tartibda bajarilishi kerak edi. Tomas Yung o‘sha xonada qolgan tengdoshlaridan ko‘ra uzoqroq qolib ketadi. Ko‘pchilik qatori, uning o‘qituvchisi ham, Yungning topshiriqni bajara olmayotganligiga ishonchi komil bo‘lib, uning chiqishi bilan ustidan kulishga tayyorlanishgan. Biroq noyob qobiliyat egasi bo‘lgan Yung, xonadan chiqib, o‘qituvchisiga qolgan tengdoshlaridan ko‘ra uzunroq qog‘ozni tutqazdi. Yung topshiriqdagi iborani faqat ingliz tilida emas, balki yana 9 ta tildagi tarjimalari va grammatik qoidalari bilan yozib chiqqan edi.

Nyutonning yorug‘lik bilan olib borgan tadqiqotlarini Yung tanqidiy nuqtai nazardan qayta-qayta o‘rganib chiqdi. Ayniqsa u yorug‘lik zarralarining tezligi, uning  mittigina ko‘mir uchqunidan, yoki, ulkan quyoshdan chiqqanligidan qat’iy nazar bir xil bo‘ladi degan g‘oyaga hecham ko‘nikolmas edi. Undan ham ko‘proq, Nyutonning  tajribalaridagi yupqa plastinalarning turli ranglarda jilolanishi haqidagi nazariyasi Yung uchun nomukammal va to‘liq tushuntirilmagan deb qarar edi. Bu hodisani modellashtirib va uning ustida tinimsiz bosh qotirib, Yung, bu hodisani tushuntirishning ajoyib va samarali usulini o‘ylab topdi: u yorug‘likning yupqa plastinaning birinchi yuzasidan o‘tib, uning ikkinchi yuzasidan akslanib va birinchi yuzdan qaytib chiqqan, va shu tarzda kuchaygan yoki susaygan monoxromatik yorug‘lik sifatida o‘rganishga kirishdi. Yunging bu g‘oyaga qanday qilib fikran yetib kelganligi aniq ma’lum bo‘lmasa-da, olimlarning fikricha, unga bunday ajoyib fikrni bergan hodisa bu – tovush zarbalarining davriy kuchayib susayib, quloqda aks sado berishi bo‘lgan ekan. 1801 yildan 1803 yilgacha muddatda Qirollik jamiyatiga taqdim qilingan to‘rtta hisobotida Yung o‘zining nazariy va amaliy tadqiqotlarini batafsil yoritgan. Mazkur hisobotlar esa, umumlashtirilgan va kitob holiga keltirilgan ko‘rinishda, 1807 yilda «Tabiiy falsafa va mexanika san’ati fanidan ma’ruzalar» nomi bilan Londonda nashr ettirilgan. U o‘z asarida, Nyutonning «Boshlang‘ichlar» kitobining XXIV bobidagi hikoyadan – Galley tomonidan kuzatilgan Filippin arxipelagidagi  g‘ayritabiiy suv ko‘tarilishlari  hodisasi haqida bir necha marta iqtibos keltiradi. O‘sha hodisani Nyuton to‘lqinlarning ustma ust tutashuvi sifatida tushuntirgan edi. Yung ushbu misoldan kelib chiqib, interferensiyaning umumiy tamoyillari haqida xulosalar keltirib chiqaradi.

«Ko‘l yuzasi bo‘ylab ma’lum va aniq bir tezlikda tarqalayotgan va yakunda, ko‘ldan chiqib ketadigan tor kanalga kelib tushayotgan suv to‘lqinlari qatorini tasavvur qiling. Endi, qandaydir o‘xshash sababga ko‘ra, xuddi o‘shanday tezlikda  xuddi o‘sha kanalning o‘zidan bir vaqtning o‘zida paydo bo‘lib tarqalib, ko‘lga kirib kelayotgan boshqa bir to‘lqinlar qatorini ham tasavvur qiling. Ulardan hech biri boshqasining tizimini buzib yubormaydi, lekin, ularning harakati o‘zaro birlashadi: agar bir to‘lqinning eng baland nuqtasi ikkinchisining ham eng baland nuqtasi bilan to‘g‘ri kelsa, ular qo‘shilib, yanada balandroq to‘lqin hosil qiladi. Agar birinchisining eng baland nuqtasi, ikkinchisining eng botiq nuqtasiga to‘g‘ri kelsa, ular bir birini muvozanatlaydi va suv yuzasi tekislashadi. O‘ylashimcha shunga o‘xshash hodisa yorug‘likning ikki o‘xshash miqdori o‘zaro uchrashganida ham sodir bo‘ladi; bunday tutashuvni men yorug‘lik interferensiyasining umumiy qonuniyati deb atayman.»

1802 yilda Yung o‘zining interferensiya tamoyilini «ikkita tirqishlar» nomli tajribasi orqali mustahkamladi. O‘xshash tajribani Grimaldi ham bajargan bo‘lib, uning qo‘llagan uskunalarining xususiyatlari interferensiya hodisasini kashf etishga to‘sqinlik qilgan.

Interferensiyani kuzata olish uchun yorug‘lik nurlarining har ikkalasi ham aynan bir manbadan (ularning fizik xossalari mutlaqo bir xil bo‘lishi uchun) chiqqan bo‘lishi kerak. Har xil yo‘lni bosib o‘tganidan keyin, ular bitta nuqtaga kelib tushishi va keyinchalik parallel yo‘nalishda tarqalishi kerak. Demak, - davom ettiradi Yung, - bir manbadan tarqalgan yorug‘lik nurlari turli, lekin, deyarli bir xil yo‘nalishdagi yo‘llar orqali ko‘zga kelib tushganida, yorug‘lik  nuri o‘zining eng maksimal intensivligiga ega bo‘ladi. Buning uchun, nurlarning yo‘llaridagi farq, qandaydir ma’lum uzunlikning karrali miqdoriga teng bo‘lishi, va oraliq holatda minimal intensivlikka ega bo‘lishi sharoitlari talab etiladi.

Yungning tajribasi ko‘pchilikka ma’lum: shaffof ekranda to‘g‘nog‘ich orqali ikkita o‘zaro yaqin qilib teshilgan tirqishlar hosil qilinadi. Ular oynadagi kichkina teshikcha orqali taralayotgan yorug‘lik nurlari  bilan yoritiladi. Ulardan o‘tishi bilan yorug‘lik nurlari noshaffof ekranda konus ko‘rinishidagi tasvir namoyon qiladi. Difraksiya tufayli kengayib, ikkala konusning yonma yon qismlari o‘zaro tutashib ketadi. Tutashgan joylar ikkita yorug‘lik nurining qo‘shilishi hisobiga yanada yorqinroq bo‘lib qolishi o‘rniga, u joyda takrorlanuvchi qoramtir va yorug‘ yo‘l-yo‘l chiziqlar paydo bo‘ladi. Agar tirqishlardan birini berkitilsa, qoramtir yo‘l-yo‘llar yo‘qolib, faqat, yorug‘ yo‘l-yo‘llar qolardi. Bu yo‘l-yo‘l chiziqlar (Grimaldi tajribasidagi kabi) har ikkala tirqish quyosh nuridan yoki, sun’iy yorug‘likdan yoritilganida ham yo‘qolar edi. To‘lqin nazariyasini tadbiq etish orqali yung bu hodisani juda sodda tushuntiradi. Qoramtir chiziqlar to‘lqinlarning yuqori nuqtasi qarama qarshi yo‘nalishdagi yorug‘lik to‘lqinlarining quyi nuqtasiga to‘g‘ri kelib qolgan joylarda hosil bo‘ladi, va ularning effektlari o‘zaro mutanosiblashadi – deydi olim. Yorug‘ chiziqlar esa, ikkita to‘lqinning yuqori nuqtasi yoki quyi nuqtasi o‘zaro tutashganda hosil bo‘ladi. Bu tajribalar orqali Yung interferensiya hodisasidan tashqari, yorug‘lik nurlarining to‘lqin uzunliklarini o‘lchashga ham muvaffaq bo‘ldi. Uning olgan qiymatlariga ko‘ra: qizil rang 0.7 mikron, eng chetki binafsharang chiziq esa 0.42 mikron to‘lqin uzunligiga ega edi. Bu fan tarixidagi eng birinchi bo‘lib bajarilgan to‘lqin uzunligini o‘lchash tajribalari edi va uning o‘ta aniqligini e’tirof etmaslik nohaqlik bo‘lsa kerak...

O‘zining interferensiya tamoyilidan kelib chiqib Yung turli xil mazmundagi qator xulosalarini bayon qildi. Yupqa qatlamlarning rangdor jilvalanishi (masalan suvga tushgan moy tomchisini kuzatib ko‘ring)

Nyuton zamonidan buyon optika nazariyotiga eng katta hissa bo‘lib qo‘shilgan Yungning ishlari o‘sha davr fiziklari tomonidan ishonchsizlik bilan qarshi olindi. Angliyada uni qo‘pol kalaka qilishlar ham uchradi. Unga ba’zan Yungning interferensiya tamoyillarini mutlaqo to‘g‘ri kelmaydigan hodisalarga ham tadbiq etishga bo‘lgan urinishlari sabab bo‘lardi. Laplas aytganidek, yung ba’zan yuzaki tajribalar bilan cheklanib qolaverardi.

Hodisasini kuzatib, uni o‘ta mayda tafsilotlarigacha tahlil qilib, tushuntirib berdi. U shuningdek, Nyuton tajribalaridagi linzalar orasidagi havo muhitini suv bilan almashtirish orqali yorug‘lik tezligini nisbatan sindiruvchan muhitda kamayishidagi, interferensiya halqalarning zichlashuvi hodisasini, berilgan rangdagi yorug‘likning chastotasi o‘zgarmas ekanligi bilan izohlovchi empirik qonuniyatlarni keltirib chiqardi. Shuningdek Yung birinchi bo‘lib «fizik optika» iborasini fanga tadbiq etdi va uni, «... yorug‘lik  manbalarini, va uning tarqalishi va so‘nishi, uning turli xil ranglarga ajralishi, uning atmosferaning har xil zichliklariga ta’siri, meteorologik hodisalar, ba’zi jismlarning xossalarining yorug‘likka nisbatan xususiyatlarini tadqiq qilish uchun» deb alohida izohlab qo‘ydi.

Yorug‘likning to‘lqin tabiatiga ega ekanligi haqida farazlarga yo‘lsozlik muhandisi Ogyusten Fernel (1788—1827) ham ega edi. U fan bilan nisbatan kech shug‘ullana boshlagan. Fernelning ilmiy qobiliyatlarini o‘z vaqtida fahmlab qolgan, uning ta’biri bilan aytganda - «yaxshi daho» - akademik Fransua Arago u haqida shunday xotirlagan: «Fernel shunchalik ezmalik bilan o‘qiganki, sakkiz yoshda ham u hali zo‘rg‘a harf tanirdi... U hech qachon til o‘rganishga tirishmagan, va nazariy, faqat tasavvurda va xotirada o‘rganiladigan fanlarni umuman yoqtirmagan. Fernel faqat aniq va ravshan ko‘rinib turgan narsalar haqidagi bilimlarni o‘zlashtirgan».

Dastavval Fernel chekka qishloqlarda ishlab yurgan. U Yungning tajribalari haqida umuman tasavvurga ham ega bo‘lmagan va eshitmagan ham. Lekin, Fernel, Tomas Yungning ilmiy tajribalarini g‘aroyib aynan o‘xshashlik bilan takrorlaydi. Yorug‘lik  interferensiya hodisasiga ham aynan Yung singari tushuntirish beradi. Keyinchalik, Parijda yashayotgan vaqtida Fernel ikki muhit chegarasidagi sodir bo‘ladigan optik jarayonlarni tushuntirib beruvchi matematika tenglamalarni keltirib chiqaradi. Bu formulalar Yung ilmiy ishlarida qayd etilmagan va uning eng katta kamchiliklaridan biri bo‘lgan edi. Fernelning mazkur matematika tenglamalari tufayli, yorug‘lik interferensiyasi hodisasini ilmiy izohlash birmuncha soddalashdi. Shu tufayli Fernel, yorug‘lik interferensiyasini tadqiq qilishda Tomas yungga nisbatan bir qancha o‘zib ketgan desak mubolag‘a bo‘lmasa kerak. Fernel interferensiyani olish va yaqqol ko‘rish uchun yorug‘lik nurini o‘zaro burchak ostida joylashtirilgan ikkita ko‘zgu yordamida yo‘naltirish usulini ko‘p qo‘llagan.

Yung va Fernel tadqiq qilgan va ilmiy asoslab bergan interferensiya hodisasi interferometr asboblarida keng qo‘llaniladi. Interferometrlarning qo‘llanish sohasi esa ancha keng, masalan, metall sirtini tozalash va qayta ishlash jarayonlarida interferensiya hodisasidan foydalaniladi.

Difraksiya

Agar yorug‘lik yo‘liga ekran qo‘yilsa, uning orqasida soya sohasi paydo bo‘ladi. Tovushning yo‘lini to‘sish esa unchalik oson ish emas, uni devor orqasida turib ham eshitish mumkin. To‘lqinning geometrik soya sohasiga kirib borishi difraksiya deyiladi. To‘lqin uzunligi to‘siqning o‘lchamlari bilan taqqoslanarli bo‘lganida difraksiya namoyon bo‘ladi. Tovush to‘lqinlarining nisbatan uzunligi (ular metrlarda o‘lchanadi) tufayli, ular to‘siq chetlaridan osongina aylanib o‘ta oladi. Suvning sirtida ham to‘lqinlar difraksiyasini xuddi shu tarzda kuzatish mumkin. To‘lqin uzunligi mikrometrning ham ulushli tartiblarida bo‘lgan yorug‘lik difraksiyasini esa oddiy sharoitlarda kuzatish oson emas. Uzoq vaqt mobaynida yorug‘lik nurlari doimo to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tarqaladi deb hisoblanar edi.

1815-yilda farang muhandisi O.Fernel, Napaleonning Elba orolidan qaytib kelishi munosabati bilan, unga qarshi harakatlarda qatnashganligi uchun, majburiy iste'foga chiqarilgan va o‘zi tug‘ilib o‘sgan qishlog‘i - Matyega jo‘nab ketgan. Tabiatan qiziquvchan bo‘lgan muhandis, o‘z vaqtini ko‘p qismini optik tadqiqotlar o‘tkazishga sarflagan. U ingliz olimi Tomas Yungning yorug‘lik interferensiyasi haqidagi tajribalaridan xabardor bo‘lib, ularni amalda takrorlashni maqsad qilib oldi. Biroq u, mazkur tajribalarda shunchaki takrorlash bilan cheklanib qolmay, balki o‘ziga xos bo‘lgan jiddiy sinchkovlik va mulohazalar evaziga boshqa bir katta ilmiy muvaffaqiyatga erishishga muyassar bo‘ldi. U o‘zi qayd etgan natijalarni, Farang Fanlar akademiyasining 1818-yildagi ilmiy ishlar tanloviga taqdim etdi.

Fernelning tanlovga taqdim etgan ishini, o‘sha davrning eng obro‘li olimlaridan biri - Puasson boshchiligidagi hay'at ko‘rib chiqqan. Fernel keltirgan dalillar va natijalar hamda matematik aniqlikka ega ajoyib nazariya hay'at a'zolarining katta hayratiga sabab bo‘ladi. Biroq Puasson ushbu yangi nazariyani tekshirish orqali g‘alati bir paradoksga duch keladi. Tegishli hisoblashlarni bajargan Puasson, yorug‘lik manbai va ekran orasida turgan sharchaning ma'lum bir o‘lchami va vaziyatida sharcha orqasidagi ekranda soya o‘rnida yorug‘ dog‘ hosil bo‘lishini aniqladi. Bunga asoslanib Puasson, Fernelga uning nazariyasi yaroqsiz ekanligini ma'lum qiladi. Fernel bu tajribani o‘zi qilib ko‘rdi. Kutilmagan natija kuzatildi: haqiqatan ham sharcha orqasidagi ekranda yorug‘ dog‘ paydo bo‘ldi. Yorug‘lik difraksiyasiga oid bu tajriba yorug‘likning to‘lqin tabiatiga ega ekanligini tan olinishiga asos bo‘lib xizmat qildi.

Bizning davrimizda faqat yorug‘lik to‘lqinlarining emas, balki yanada qisqaroq bo‘lgan rentgen nurlarining ham difraksiyasini kuzatishga muvaffaq bo‘lingan. Rentgen nurlanishlarining to‘lqin uzunligi atomlararo masofaga teng. Shuning uchun, agar kristallga rentgen nuri yo‘naltirilsa, ular og‘adi va difraksion manzara - lauegramma paydo bo‘ladi (kristallarda rentgen nurining difraksiyasini birinchi marta kashf etgan olim Maks fon Laue nomi bilan atalgan).

Agar ekran chekkasiga monoxromatik yorug‘lik yo‘naltirilsa, difraksiya manzarasi kuzatiladi. To‘g‘ri va og‘gan nurlarning interferensiyasi tufayli geometrik soya sohasi chegarasi yaqinida navbatlashuvchi yorug‘ va qorong‘u yo‘laklar (polosalar) tizimi (yoritilganlik minimumlari va maksimumlari) vujudga keladi.

Lauegramma markaziy dog‘ atrofida bir tekis joylashgan turli intensivlikdagi dog‘lardan iborat. Olimlar lauegrammalarni o‘qish orqali kristallarning geometrik strukturasini o‘rganish imkoniga ega bo‘ldilar. Bu esa kristallofizika uchun yangi imkoniyatlar eshigini ochib berdi.

Yorug‘likning tor tirqishdagi difraksiyasida ham shunday manzara kuzatiladi. Markaziy maksimumdan boshqa to‘lqin tarqalishining dastlabki yo‘nalishida yoritilganlikning yon maksimumlari paydo bo‘ladi, bularni og‘gan nurlar hosil qiladi. Yon maksimumlarning boshqa vaziyatlari to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘ladi. Shuning uchun tirqishga oq yorug‘lik tushganida, tirqish ortidagi ekranda u spektrlarga ajraladi. Yorug‘lik difraksiyasidan sezgir spektral asboblar tayyorlashda foydalaniladi.

Ma'lum bo‘lishicha, agar birgina tirqish o‘rniga parallel tirqishlar tizimida (difraksion panjaradan) foydalanilsa, asbobning ajrata olish xususiyati sezilarli ortar ekan (turli to‘lqin uzunliklaridagi nurlarning og‘ishlaridagi farq ortadi). Masalan, shisha plastinkaga ko‘plab parallel chiziqlar (shtrixlar) tushirib difraksion panjaralar yasash mumkin. Bir millimetrda ko‘pincha bir necha yuzlab shtrixlar soni bo‘lishi mumkin, ular orasidagi masofa esa katta aniqlikda birdek saqlanishi lozim.

Difraksiya hodisalarining foydasi bilan birga, zarari ham bor, ular optik asboblarning ajrata olish imkoniyatini cheklaydi. Yorug‘lik dastasini difraksiya tufayli bir nuqtaga to‘plab bo‘lmaydi, shuning uchun buyum tasviri hatto ideal optik sistemada ham yoyilgan bo‘ladi. Masalan olis yulduz tasviri teleskopda minimal o‘lchami ~λ/D bo‘lgan (bu yerda lyambda - yorug‘lik to‘lqinining uzunligi, D - obyektiv linzasining diametri) dog‘ sifatida ko‘rinadi. Ajratishni kattalashtirish uchun katta diametrli teleskop yasashga to‘g‘ri keladi. Xuddi shuningdek, difraksiya mikroskopda buyumning juda kichik tafsilotlarini ko‘rishga to‘sqinlik qiladi. Bu yerda ajratishni kattalashtirish uchun to‘lqin uzunligini kamaytirish kerak. Elektron mikroskopning ajratishi eng kattadir, uning yordamida hatto alohida atomlarni ham ko‘rish mumkin.

Yorugʻlikning qaytishi 

Yorugʻlikning qaytishi - sindirish koeffitsiyenti turlicha boʻlgan ikki muhit chegarasi sirtiga tushuvchi yorugʻlikning oʻzi kelayotgan muhitga qisman yoki toʻla qaytishi. Ikki muhit chegarasining xossalari qanday boʻlishiga qarab, Yorugʻlikning qaytishining tabiati ham turlicha boʻlishi mumkin. Agar chegara notekisliklari oʻlchami yorugʻlik toʻlqini uzunligidan kichik boʻlsa, bunday sirt koʻzgusimon sirt deb ataladi. Shunday sirt (mas, silliq shisha sirti, yaxshilab jilolangan metall sirti, simob tomchisining sirti va b.)ga ingichka parallel nurlar dastasi tarzida tushadigan yorugʻlik nurlari sirtdan qaytgandan keyin ham parallel nurlar dastasi koʻrinishida qoladi. Yorugʻlikning bunday qaytishi tekis qaytish deb (1rasm), yorugʻlikni tekis qaytaruvchi sirt koʻzgu deb ataladi. Bu holda tushayotgan AS nur bilan MM, sirtning nur tushayotgan S nuqtasiga oʻtkazilgan CN normal orasidagi burchaka gayorugʻlikningtushi sh burchagi deyiladi. Qaytgan S5nurbn CN normal orasidagi a’ burchak yorugʻlikning qaytish burchagi boʻladi. Singan CD nur bilan CW, normal orasidagi r burchak sinish burchagi deyiladi (2rasm). Yorugʻlikning qaytishi quyidagi qonunga boʻysunadi: 1) tushuvchi AS nur va ikki muhit chegarasida nurning tushish nuqtasidan chiqarilgan CN normal qaysi tekislikda yotsa, qaytgan nur SV ham shu tekislikda yotadi; 2) qaytish burchagi tushish burchagiga teng boʻladi, yaʼni a=a’. Qaytgan yorugʻlikning intensivligi tushayotgan yorugʻlik nurining qutblanishiga, tushish burchagiga hamda birinchi va ikkinchi muhitlarning sindirish koʻrsatkichlari l, va p2 ning oʻzaro munosabatiga bogʻliq. Agar sirtdagi notekisliklarning oʻlchami yorugʻlik toʻlqini uzunligiga oʻlchovdosh yoki undan katta boʻlsa, ingichka shuʼla chegarada sochiladi. Yorugʻlik nurlari qaytgandan keyin turli yoʻnalishlarda tarqalsa, bunday qaytish tarqoq qaytish (yoki diffuz qaytish) deb ataladi (3rasm). Yorugʻlikning fazo boʻyicha taqsimoti Lambert qonuni boʻyicha aniqlanadi. Oʻzi yorugʻlik tarqatmaydigan buyumlarni ulardan yorugʻlikning xuddi shu tarqoq qaytishi tufayligina koʻramiz. Hatto juda silliq sirtdan ham yorugʻlik juda oz darajada sochiladi. Aks hrlda biz bunday jismlarning sirtini koʻra olmagan boʻlar edik. Baʼzi tabiiy hodisalar, mas, sahrodagi sarob Yorugʻlikning qaytishi hodisasiga asoslanadi.

Yorugʻlikning sinishi 

Yorugʻlikning sinishi -yorugʻlik ikki shaffof muhitning boʻlinish chegarasidan oʻtayotganda tarqalish yoʻnalishining oʻzgarishi (rasmga q.). Bir jinsli izotrop shaffof muhitlarning yassi va uzun boʻlinish chegarasida yorugʻlik nurlarining sinishi Snellius — Dekart sinishi qonuni boʻyicha yuz beradi. Bu qonunga binoan yorugʻlik tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati doimiy kattalikdir. Ushbu holatnitoʻla ichki qaytish hodisas i deyiladi. Yorugʻlikning sinish qonunini 1620 y.da golland olimi V. Snellius tajribalar natijalariga asoslanib ochdi. Pekin bu qonun nashr qilinmagan edi. Fransuz olimi R. Dekart 1627 y.da arab olimi AlHasan ibn alXaysamning asarlari ustida ishlashi natijasida yorugʻlik tezligini tashkil etuvchilarga ajratish orqali oʻzining yorugʻlikning sinishi qonunini yaratadi va 1637 y.da "Dioptrika" asarida nashr etadi. Shuning uchun ham bu qonunni Snellius — Dekart qonuni deyiladi

Xulosa:

Men bu mustaqil ishni bajarishim orqali texnikada va kundalik hayotda keng qo’lanaladigan Optika sohasi assoslarini o’rgandim va albatta bu o’rgangan bilimlarim kelajak sohamda assos bo’lib hizmat qiladi

Foydalingan Adabiyolar:

1.Q.P.Abduraxmanov, V.S.Xamidov, N.A.Axmedova. FIZIKA. Darslik. Toshkent. 2018 y.

2.Douglas C. Giancoli. Physics. Principles with Applicathions. January 17, 2004 USA ISBN-13^ 978-0-321-62592-2.

3. Абдурахманов К.П., Тигай О.Э., Хамидов В.С. Физикадан мультимедиа лекциялар тўплами. Ўқув қўлланма. 2013 й. Pdf + диск + СНМ.

www.natlib.uz

www.wikipedia.com

www.orbita.uz