R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
215 Berilgan: A=4 eV=6,4·10 -19 J; λ=300 mmk=3·10 -7 m; e=1,6·10 -19 C. Òopish kerak: U ? Yechilishi. Fotoelektronlar anodga yetib bormasligi uchun katod bilan anod orasidagi potensiallar ayirmasi shunday bolishi kerakki, bu potensiallar ayirmasida fotoelektronlarni katoddan anodga kochirish- da elektr kuchlariga qarshi bajarilgan ish katoddan elektronlarning uchib chiqishida olgan kinetik energiyasiga teng boladi, yani: υ = 2 . 2 m eU bunda: e elektron zaryadi; m massasi, υ tezligi. Bunda elektron manfiy zaryadga ega bolgani uchun anodning potensiali manfiy bolishi kerak. Yuqoridagi ifodadan anod bilan katod orasidagi potensiallar ayirmasi U ni topamiz: 2 . 2 = m U e υ Elektronning kinetik energiyasi Eynshteyn tenglamasidan foy- dalanib aniqlanadi, yani: 2 . 2 υ = ν − = − λ m c h A h A Binobarin: − λ = . hc A U e Hisoblash: − − − − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ = = ⋅ 34 8 19 7 19 6,6210 J s 310 m / s 6,4 10 J 310 m 0,12 V. 1,6 10 U C Mustaqil yechish uchun masalalar 116. 168- rasmda fotoeffektning volt-amper xarakteristikasi berilgan. 1. Òushayotgan nurlanish chastotasi ortganda. 2. Òushayot- gan yoruglik oqimi ortganda volt-amper xarakteristikalarini chizing. 117. Qizil (λ q =700 mmk) va yashil (λ ya =500 mmk) yoruglik nurlari fotonining energiyasini toping. 118. Platinada fotoeffekt hodisasi kuzatilishi uchun yorug- lik tolqinining eng katta uzunligi qancha bolishi kerak? Chi- qish ishi 5,3 eV. www.ziyouz.com kutubxonasi 216 119. Fotonning energiyasi 4,4·10 -19 J bolgan yoruglik tolqinining biror muhitdagi uzunligi 3·10 -7 m; shu muhitning absolyut sindirish korsatkichini aniqlang. 120. 5·10 -7 m tolqin uzunligiga togri keladigan kvant energiyasini toping. 121. Foton massasi elektron massasiga teng bolishi uchun u qanday energiyaga ega bolishi kerak? 122. Rentgen ° = 1 ( 0,25 A) λ va gamma nurlari − ° = 2 2 ( 1,24·10 A) λ fotonining massasini toping. 123. Yoruglik tolqinida 5·10 -19 J energiyali fotonga mos kelgan maydon kuchlanganligining tebranish chastotasi qanday? 124. Rentgen trubkasi chiqaradigan nurlanishning tolqin uzunligi eng kamida o 10 À ga teng bolishi uchun u qanday kuchlanishda ishlashi kerak? 125. Energiyasi 1 eV bolgan fotonning impulsi qancha? Bunda chiqadigan nurning tolqin uzunligi qancha? 126. Òolqin uzunligi 5,2·10 -7 m li nurlanish fotonining impulsiga teng impulsga ega bolgan elektron qanday tezlik bilan harakatlanishi kerak? 127. Òolqin uzunligi λ=3,3·10 -7 m bolgan yoruglik bilan yoritilayotgan seziydan chiqayotgan elektronlarning eng katta tezligini aniqlang. Chiqish ishi 3,2·10 -19 J. 69- §. Geliotexnika elementlari. Quyosh energiyasidan foydalanish Geliotexnika fizikaning bir bolimi bolib, u quyosh nurlanishini organish va bu nurlanishni ozlashtirish bilan shugullanadi. Olimlar insoniyat oxir-oqibatda energiyaning Yerdagi asosiy manbayi Quyoshga murojaat etishi kerak, degan fikrni oldindan aytib kelganlar. Bir yil davomida Yer Quyoshdan taxminan 60·10 16 kW·soat nurlanish energiyasini oladi, bu butun insoniyat hozirgi vaqtda sarflayotgan energiyadan 20 ming martadan koproqdir. Uning 0,001 qismidan kamrogidan osimlik va odamlar foydalanadilar. Energiyaning nurlanish manbayi sifatida Quyosh turli-tuman tolqinlarni chiqaradi. Quyosh energiyasining katta qismi spektrning infraqizil sohasiga, deyarli yarmi spektrning 4·10 -7 m dan 7·10 -7 m www.ziyouz.com kutubxonasi 217 gacha tolqin uzunliklari sohasiga togri keladi. Bu energiya Yer yuziga korinuvchan yoruglik korinishida yetib keladi. Yoruglik energiyasidan foydalanish imkonini beradigan gelioqurilmalar yaratilgan. Ularni past temperaturali va yuqori temperaturali gelioqurilmalarga ajratiladi. I. Past temperaturali gelioqurilmalar Kopchilik sanoat va qishloq xojalik ishlab chiqarishlarda temperaturasi 100°C gacha bolgan suv va havo kerak boladi. Odam hayotiy zaruriyati (hammom, dush, kirxona) uchun uncha yuqori bolmagan temperaturali suvni ishlatadi. Bu maqsadda quyosh nurlanish energiyasidan muvaffaqiyatli foydalanish mumkin. Quyosh radiatsiyasi (nurlanish energiyasi) suvni tuzsizlantirishda, meva va sabzavotlarni quritishda, issiqxona parnik xojaliklarini va binolarni isitishda qollanilishi mumkin. Bunda past temperaturali quyosh qurilmalaridan foydalaniladi. Shulardan bazilari bilan tanishib chiqaylik. 1. Havo va suv isitkich. Òurli korinish- dagi past temperaturali isitkichlarning samaradorligini ilmiy organish «qaynoq quti» deb nomlangan isitkich eng man- faatliligini korsatdi. «Qaynoq quti»ning tuzilishi 172- rasmda keltirilgan. Quti (1) yogochdan yasalgan bolib, uning ichiga (2) qoraytirilgan qoplama joylashtirilgan va (3) shisha plastina (deraza oynasi) bilan yopilgan. «Qaynoq quti»da jarayon quyidagicha ketadi: quyosh nurlari spektrining qisqa tolqinli sohasi qoraytirilgan qoplama tomonidan yutiladi, qutining tubi esa issiq uzun tolqinli nurlarni chiqaradi, (3) shisha plastina bu nurlarni tashqariga otkazmaydi. Natijada qutidagi havo isiydi, termoizolyator yordamida qutining devorlari va tubidan befoyda issiqlik sarfi kamaytiriladi. Qutini shunday joylashtirish kerakki, shisha qopqoqning sirtiga quyosh nuri tik tushsin. Yozda bunday qutida temperaturani 7075°C gacha yetkazish mumkin. Agar 22,5 sm oraliq bilan ikkinchi shisha qopqoq qoyilsa, temperatura 95°C gacha kotariladi. Shisha qatlami 8 ta bolganda 210°C gacha temperaturani olish mumkin. Agar bunday qutini gorizontal joylashtirib, ichiga qoraytirilgan tunukadan yasalgan tova qoyilsa va unga suv quyilsa, suvning temperaturasi 60°C gacha kotarilishi mumkin. 172- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 218 Ozbekiston Respublikasi FA ning Fizi- ka-texnika institutida gofrirovka qilingan va yassi taram-taram qozonli quyosh isitkich qurilmasining konstruksiyasi yaratilgan. 173- a rasmda gofrirovka qilingan va 173- b rasmda yassi taram-taram suv isitkichning kondalang kesimi tasvirlangan. Òajribalarning korsatishicha, bu isitkichlar kichik issiqlik inersiyasiga ega, shu sababli ularning samaradorligi boshqa isitkichlarnikidan 1015% ga yuqori ekan. 2. Quyoshli tuzsizlantirgich. Aniqlanishicha, chol va yarimchol maydonlarning yarmi yer osti suv zaxirasiga ega ekan. Suv uncha chuqurda emas, uni chiqarish oson. Fizika-texnika institutining geliobazasida yaratilgan quyoshli batareya bilan ishlaydigan qurilmadan foydalanib yer osti suvni chiqarish mumkin. Lekin bu suvning shorligi tufayli ishlatib bolmaydi. Okean va dengiz suvlari ham shunday. Suv yaxshi erituvchi hisoblanadi. Okean va dengiz suvlarida ortacha 35 gl gacha turli xil tuzlar bor. Qoraqumdagi yer osti suvida 22 gl gacha tuz erigan. Odam shorligi − (1 1,5) gl bolgan suvni istemol qila oladi. Shuning uchun shor suvni tuzsizlantirish katta ahamiyatga ega, chunki chuchuk suv zaxirasi sezilarli kamayib bormoqda. Suvni tuzsizlantirishning asosiy usuli dastlab uni buglantirib, song kondensatsiyalash (yani, suvni haydash)dan iborat. Buning uchun kop yoqilgi talab etiladi, shu sababli tuzsizlantirish qimmatga tushadi. Hozirgi vaqtda tuzsizlantirgichlarning turli konstruksiyalari ishlab chiqilgan, ularda issiqlik energiyasi sifatida quyosh radiat- siyasidan foydalaniladi. 174- rasmda qiya-pogonali tuzsizlan- tirgichning prinsipial tuzilishi tasvirlangan. U «qaynoq quti»dan iborat bolib, quti ichidagi mayda toshli beton pogona boyicha suv jildirab oqadi. Òoshli pogona suvning buglanish sirtini, binobarin, qurilmaning unumdorligini oshiradi. 3. Quyosh issiqxonasi. Xalqni yil boyi yangi sabzavotlar bilan taminlab turishda, issiqlikka talabchan sitrus osimliklarni (apelsin, limon, mandarinlarni) yetishtirishda quyosh issiqxonasi muhim ahamiyatga ega. 174- rasm. 173- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 219 Issiqxonalarni yoqilgi bilan isitish qim- matga tushadi, daromadning 6070% i faqat isitish uchun sarf boladi. Shu sababli quyosh radiatsiyasi yil boyi yuqori bolgan tumanlarda issiqxo- nalarni quyosh energiyasidan foydala- nib isitish maqsadga muvofiq boladi. Issiqxonaning FIK ni kotarish uchun, albatta, geliotexnika talablariga amal qilish lozim. Issiqxonaga tushayotgan yoruglik energiyasidan tolaroq foydalanish uchun: a) issiqxonaning oynak- langan tomoni aniq janubga qaratilgan bolishi kerak; b) romlarning qiyaligini joyning geografik kengligiga teng qilib olish kerak; d) issiqxonada kunduzi toplangan quyosh issiqligidan kechki va tungi vaqtlarda foydalanish lozim. 175- rasmda tuproq issiqxona tuzilishi korsatilgan. Issiqxonaning ichidan qazib olingan tuproq uning shimol tomoniga tokiladi, janub tomoni esa oyna solingan yoki shaffof parda bilan qoplangan romlar bilan berkitiladi. Ortiqcha issiqlik tuproq orqali otuvchi zovurlar yordamida tuproqda toplanadi. Parniklar ham issiqxonaga oxshagan, lekin ularda sabzavot kochatlari yetkaziladi va sabzavotlarni erta yetkazib berish uchun mavsumi kelganda bu kochatlar ochiq maydonga ekiladi. II. Quyosh konsentratorlari. Xalq xojaligida va turmushda nisbatan yuqori temperaturali hamda bosimli issiqlik energiyasi talab qilinadi. Masalan, ovqat pishirish uchun 100°C dan yuqori temperatura kerak; payvandlash va bazi metallarni eritish uchun 10002000°C, keramikani eritish uchun esa yanada yuqoriroq temperatura kerak boladi. Bunday hollarda quyosh energiyasidan foydalanish uchun uni konsentra- torlar yordamida toplashga togri keladi. Quyosh energiyasi konsentratorlari turli xil kozgular: silindrik, sferik, parabolasilindrik yoki konus shaklidagi kozgulardan, shuningdek, kozgu bolakchalaridan tashkil topgan faset kozgu- lardan iborat. Bazi hollarda konsentratorlarga quyosh energiyasi geliostat deb nomlangan yassi kozgular yordamida yonaltiriladi. Quyosh konsentratorlardan bazilari bilan tanishib chiqaylik. 1. Konus shaklidagi konsentrator ichki sirti kozgu qilib yasalgan va choqqisi togri burchakli konusdan iborat bolib, togri burchak- ning diagonali boyicha 1 silindrik qozon joylashtirilgan (176-rasm). Quyosh nurlari konusning ichki kozgu sirtiga 45° burchak ostida 175- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 220 tushib, undan qaytgach, qozon devoriga perpendikulyar tushadi. Konusli konsentrator parallel nurlarni bir nuqtaga emas, balki qozon boyicha fokal chiziq deb ataladigan chiziqda toplaydi. 2. Parabolasilindrik konsentrator ichki sirti kozgusimon qaytaruvchi silindrik sirtning bir qismidan iborat. Bunday konsent- ratorda ham fokus nuqta bolmaydi (177- rasm), yoruglik fokal chiziq boyicha toplanadi. III. Quyosh energiyasi bilan payvandlash. Quyosh energiyasidan materiallarni payvandlash va kavshar- lashda ham keng foydalanish mumkin. Payvandlashning klassik usullariga, masalan, gaz alangasida va elektr yoyda payvandlashga qaraganda quyosh energiyasida payvandlash mutloq sterilliligi bilan, payvandlanayotgan buyumlarning elektr va magnit xossala- riga bogliq emasligi bilan farq qiladi. Payvandlash quyosh qurilma- larining ishlash prinsiði juda oddiy: aniq paraboloid sirt yordamida konsentra-tsiyalangan quyosh energiyasi buyumlarning tutashgan joyiga yuboriladi va qirralarning erishi hisobiga chok hosil boladi. Amaliy va ilmiy-amaliy ahamiyatga ega bolgan ana shunday ishlar Fizika-texnika institutida akademik S.A. Azimov, muxbir azo G.E. Umarovlarning bevosita rahbarligida olib borilgan va ularning shogirdlari tomonidan olib borilmoqda. Ozbek olimlarining ilmiy izlanishlari natijasida 1000 kW quvvatga ega bolgan yirik geliotex- nik qurilma Katta quyosh pechi yaratildi va 1987- yilda Òosh- kent viloyatining Parkent tumanida ishga tushirildi. Qurilmaning fokusida 27003000°C gacha temperaturaga erishildi. Bu pechda fan hamda texnika uchun kerakli ota toza keramik mahsulot olish mumkin. 176- rasm. 177- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 221 70- §. Yoruglikning bosimi. Lebedev tajribasi Quyosh nurlari tasirida kometa dumining ogishini kuzatishlar asosida yoruglik bosimi haqidagi gipotezani oz vaqtida Kepler aytgan edi. Bu hodisaga ilmiy yondoshgan birinchi olim Maksvell boldi. 1873- yilda ozining yoruglikka oid elektromagnit nazariyasi asosida u jism sirtiga tushayotgan yoruglik unga bosim berishini korsatdi. Shu bilan birga Maksvell yoruglik bosimi Å uur elektr va Í uur magnit maydon kuchlanganliklarining tebranishlari tufayli yuzaga kelishini nazariy isbotlab berdi. Kopgina olimlar yoruglikning bosimini olchashga urinib kordilar. Ammo bu bosim shu darajada kichikki − : 8 ( 10 P à), olimlarning urinishlari hech qanday natija bermadi. Maksvellning yoruglik bosimi boyicha amalga oshirgan nazariy hisoblashlariga katta shubha bilan qarashdi. Xususan mashhur fizik V. Òomson (lord Kelvin) ularga qarshi bolib chiqdi. Yoruglik tolqinining elektr maydoni tasiri ostida jismlardagi elektronlar elektr maydon kuchlanganligining yonalishiga qarshi yonalishda harakatga keladi. Batartib harakatlanayotgan elektron- larga yoruglik tolqinining magnit maydoni xuddi elektr tokiga tasir qilgani kabi tolqinning yonalishi tomon yonalgan Lorens kuchi bilan tasir etadi (178- rasm). Bu kuch yoruglikning bosim kuchi bolib, uning jismning yuza birligiga togri kelgan qiymati yoruglik bosimini beradi. Yoruglikning kvant nazariyasidan ham yoruglik uchragan tosiqqa bosim korsatish xossasi borligi kelib chiqadi. Bu nazariya asosida yoruglik bosimini yoruglikni fotonlar oqimidan iborat deb qarab hisoblash oson. Faraz qilaylik, chastotasi v va intensivligi I bolgan monoxromatik yoruglik dastasi biror S yuzaga normal tushayotgan bolsin (179- rasm). Birlik yuzaga vaqt birligida tushayotgan barcha fotonlarning 178- rasm. 179- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 222 energiyasi yoruglik intensivligini xarakterlaydi. Bitta fotonning energiyasi hv ga teng bolgani uchun: I=Nhv (124) boladi, bunda N birlik yuzaga vaqt birligida tushayotgan fotonlar soni. Impulsning saqlanish qonuniga asosan, fotonning sirtga beradigan kuch impulsi fotonning sirtga «urilishdan» oldingi va keyingi impulslarning ayirmasiga teng. Agar sirt yoruglikni tola yutsa, u vaqtda bu impuls quyidagi ifodaga teng boladi: ν ν − = 0 , h h c c (fotonning urilishidan keyingi impulsi nolga teng, chunki foton yutilgandan keyin yoqoladi). Agar yoruglik sirtdan tola qaytsa, foton unga ν ν ν − − = 2 h h h c c c impulsni beradi (fotonning tushishdagi va qaytishdagi impulsi qarama-qarshi ishoraga ega boladi). Birlik yuzaga vaqt birligi ichida tasir korsatadigan kuch impulsi shu yuzaga bolgan bosimni beradi. Shuning uchun birlik yuzaga ega bolgan sirtning vaqt birligi ichida barcha N fotonlardan olgan tola impulsi yoruglik bosimi p ga teng boladi. Binobarin, yoruglik bosimi yutuvchi sirt uchun = , hv p N c qaytaruvchi sirt uchun = 2 hv p N c boladi. U vaqtda (124) formulani etiborga olgan holda quyidagiga ega bolamiz: = I p c (125) yutuvchi sirt uchun va = 2 . I p c (126) qaytaruvchi sirt uchun. Maksvellning elektromagnit nazariyasiga asosan yoruglikning bosimi quyidagiga teng: = + (1 ) , I p k c (127) www.ziyouz.com kutubxonasi 223 bunda k sirtning yoruglikni qaytarish koeffitsiyenti bolib, yoruglikni tola yutuvchi sirt uchun k=0, tola qaytaruvchi sirt uchun k=1 boladi. Shunday qilib, yoruglikning tolqin nazariyasi va kvant nazariyasi yoruglik bosimi uchun bir xil natijaga olib keladi. Bu natijaning togriligini isbotlash uchun yoruglikning bosimini olchash muhimdir. Yoruglikning bosimini birinchi bolib 1900- yilda mashhur rus fizigi Petr Nikolayevich Lebedev eksperimental ravishda juda nozik va nodir tajriba vositasida aniqladi. Bu tajribaning prinsipial sxemasi 180- rasmda berilgan. Havosi sorib olingan B idishda tortilgan A shisha tolaga ikkita yengil D va C metall plastinka mahkamlangan, ulardan biri (C) ning sirti qoraytirilgan (yoruglik yutadi), ikkinchisi yaltiroq (yoruglikni qaytaradi) qilib ishlangan. Yoruglik dastasi tushgan plastinka yoruglik tasirida hara- katlanadi, natijada A tola biror burchakka buriladi, uni tolaga yopishtirilgan E kozgu va korish trubasi (rasmda korsatilmagan) yordamida olchanadi. Burilish burchagining kattaligiga qarab yoruglikning plastinkaga berayotgan bosimi hisoblanadi. Lebedev tomonidan yoruglik bosimining tajribada olingan qiymatlari yoruglik bosimining nazariy jihatdan hisoblangan qiymatlari bilan mos tushgan. Jumladan, qaytaruvchi sirtga (yaltiroq plastinkaga) yoruglikning bosimi yutuvchi sirtdagi (qoraytirilgan plastinka)ga nisbatan ikki marta kattaligi aniqlangan. Yoruglik bosimining kvant va tolqin nazariyalar yordamida bir xil tushuntirilishi yoruglikning tolqin xossalariga ham, korpusku- lyar xossalariga ham ega bolgan elektromagnit tolqin ekanligini yana bir karra isbotlaydi. 180- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 224 71- §. Yoruglikning kimyoviy tasiri Yoruglik nurlanishi yoritilayotgan jismga turlicha tasir korsatadi. Jumladan: 1. Yoruglikning issiqlik tasiri. Bunda yoruglikning jism tomonidan yutilishi natijasida yoruglik energiya- sining ichki energiyasiga aylanishi roy beradi. 2. Yoruglikning fotoelektrik tasiri. Bunda yoruglik tasirida moddadan elektronlar chiqariladi. 3. Yoruglikning mexanik tasiri yoruglik bosim korsatadi. 4. Yoruglikning kimyoviy tasiri yoruglik energiyasining kimyoviy energiyaga aylanishi natijasida fotokimyoviy reaksiyalar roy beradi va hokazo. Yoruglikning issiqlik, fotoelektron, mexanik tasirlarini korib chiqqan edik. Endi yoruglikning kimyoviy tasirini korib chiqaylik. Yoruglik tasiri ostida bir qancha kimyoviy reaksiyalar roy beradi. Yoruglik tasirida vujudga keladigan reaksiyalarni fotokimyoviy reaksiyalar deb ataladi. Fotokimyoviy reaksiyalar juda turli-tumandir. Yoruglik nuri tasirida murakkab molekulalar tarkibiy qismga ajraladi, masalan, NH 3 ammiak azot va vodorodga yoki AgBr kumush bromid kumush va bromga ajraladi. Murakkab molekulalar ham hosil bolishi mumkin, masalan, xlor va vodorod aralashmasini yoritganda vodorod xlorid HCl hosil boladi. Yoruglikning uzoq vaqt kimyoviy tasirida bolgan jism boyoqlarining ozgarganligini koramiz. Boyoqlarning buzilishi boyoq moddasining havo tarkibidagi kislorod bilan yoruglik tasirida oksidlanishi natijasida sodir boladi. Fotokimyoviy reaksiyalarning kopchiligi tabiat va texnikada muhim ahamiyatga ega. Eng katta ahamiyatga ega bolgan reaksiya bu fotosintezdir. Fotosintez noorganik moddalar (suv va karbonat angidrid)ning organik modda (uglevod)larga aylanishidir. Fotosintez daraxtlar va otlarning yashil barglarida, ignabarglarda va kopgina mikroorganizmlarda yuz beradi. Barglar havodan karbonat angidrid (CO 2 ) ni yutib, uni tarkibiy qismlarga uglerod va kislorodga ajratadi. Rus biologi K.A. Òimiryazov aniqlaganidek, bu jarayon xlorofill (yashil barglardagi pigment) molekulalarida quyosh spektrining qizil nurlari tasirida sodir boladi. Osimliklar uglerod atomlaridan iborat reaksiya zanjiriga ildizlar vositasida yerdan oladigan boshqa elementlarning atomlarini qoshib olib, inson va hayvonlar uchun oziq oqsil, yog va uglevodlarning molekulalarini www.ziyouz.com kutubxonasi 225 hosil qiladi. Òaxminiy hisoblarga qaraganda Yer sharidagi quruqlik va suv osimliklari har yili fotosintez vositasida 450 mlrd tonnaga yaqin organik moddalar hosil qilar ekan. Shunday qilib, fotosintez organik moddalar hosil qilib, atmosferani karbonat angidrid gazidan tozalaydi va kislorod bilan boyitadi. Shu yol bilan fotosintez Yerdagi organik hayotning uzoq vaqt mavjud bolishi uchun zarur bolgan uglerodning tabiatda aylanishini taminlab turadi. Korinib turibdiki, odam, hayvon va osimliklar uchun yoruglik zarur hayot omilidir, chunki uning yetmasligi yoki bolmasligi organizmning normal faoliyatini buzadi; yoruglik yetishmasligini boshqa hech qanday tasirlar (isitish, ovqatlanish va shunga Download 3.01 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2025
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling