R. G. Isyanov pedagogika fanlari nomzodi
Download 3.01 Kb. Pdf ko'rish
|
o
E H w E H ε ε µ µ = + = ε ε = µ µ ifodadan topiladi, bunda: cos( ), cos( ) o o E E t kx H H t kx = ω − = ω − Demak: 2 2 cos ( ) o o w H t kx = µ µ ω − . (b) boladi. (b) munosabatdan korinadiki, elektromagnit tolqin energiyasi zichligi ham vaqtga bogliq bolib, davriy ravishda ozgarib turadi. Shuning uchun w ning vaqt boyicha ortacha qiymatini olamiz: _________ ________________ 2 2 cos ( ) . o o w H t kx = µ µ ω − µ o , µ, H o larning ortacha qiymati oziga teng, 2 cos ( ) t kx ω − esa 1 2 ga teng. Shunday qilib: 2 1 . 2 o o w H = µ µ Hisoblash: 7 12 H 1 4 3,14 10 A V m 0,05 18,84 . F m m 1 8,85 10 m o E − − ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ 2 7 2 9 2 3 1 H A J 4 3,14 10 (0,05) 1,57 10 2 m m m w − − = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ . 3- masala. Uzunligi 30 m ga teng radiotolqinlar 200 Hz chastotali tovush tebranishlari bilan modulyatsiyalangan bolsa, tovush tebranishlarining bir davri davomida elektromagnit tolqinlarning qancha tebranishlari sodir boladi? Berilgan: λ=30m; ν t =200Hz; c=3·10 8 m s . Òopish kerak: n? www.ziyouz.com kutubxonasi 43 Yechilishi. Agar Ò t va Ò mos ravishda tovush va elektromagnit tebranishlarning davri, ν t va ν chastotasi bolsa, u holda tovush tebranishlari davriga teng vaqt davomida elektromagnit tolqinda t t T n T ν = = ν tebranishlar sodir bolishi tushunarli. Elektromagnit tebranishlarning chastotasi c ν = λ dan topiladi, bunda: c elektromagnit tolqin- larning vakuumda tarqalish tezligi. Binobarin: . t c n = λν Hisoblash: 8 4 m 3 10 s 50.000 5 10 . 1 30m 200 s n ⋅ = = = ⋅ ⋅ 4- masala. Radiolokatordan yuborilayotgan impulslarning takrorlanish chastotasi 1500 Hz ga, bitta impulsning davomiyligi 1 mks ga teng. Lokatorning nishonni topishi mumkin bolgan eng katta va eng kichik masofalarini aniqlang. Berilgan: 6 1500 Hz; 1mks 1 10 s. v − = τ = = ⋅ Òopish kerak: l max ? l min ? Yechilishi. Elektromagnit tolqinlarning loka- tordan nishongacha va undan yana lokatorgacha bolgan l masofani otishi uchun ketgan t vaqt oraligi bu tolqinlarning T tebranish davridan katta bolmasligi kerak, chunki aks holda elektron nur trubkaning ekranida elektron nur AB kesma- ni chizib otguncha b exo-signal (nishondan qaytgan signal) lokatorgacha qaytishga ulgur- maydi (33- rasm). Shuningdek, t vaqt impulsning davomiyligi τ dan ham katta bolmasligi kerak, chunki aks holda b exo-signal jonatilayotgan a signal bilan ustma-ust tushib qolishi mumkin. Shuning uchun: max min va 2 2 2 2 2 ct cT c ct c l l τ = = = = = ν . 33- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 44 Hisoblash: 8 5 max m 3 10 s 10 m 100 km; 1 2 1500 s l ⋅ = = = ⋅ 8 6 min m 3 10 10 s s 150 m 0,15 km. 2 l − ⋅ ⋅ = = = Mustaqil yechish uchun masalalar 10. Nima uchun metall koprik ostidan otayotgan avtomobilda radio qabul qilish yomonlashadi yoki umuman sonadi? 11. Muhitda ω chastotali elektromagnit tolqin tarqalmoqda. Muhitning dielektrik kirituvchanligi ε=1, magnit singdiruvchanligi µ=1 ga teng. Elektr maydon kuchlanganligi V 10 cos( ) m E t = ω + α qonun bilan ozgarayotgan nuqtada Umov- Poynting vektorini toping. 12. Radiostansiya musiqa asboblarini sozlash uchun tovush signali beradi. Signalning tovush chastotasi 440 Hz. Peredatchik 660 kHz chastotada ishlaydi. Yuqori chastotaning nechta tebranishi tovush chastotasidagi bitta tebranishni olib boradi? 13. Agar radiosignal obyektga borib qaytib kelguncha 400 mks vaqt otgan bolsa, obyekt radiolokator antennasidan qanday masofada joylashgan? 14. Radiolokator yuborayotgan elektromagnit tolqinlarning chastotasi 10 11 Hz. Òolqin uzunligini toping. 15. Nima uchun televizion uzatish va qabul qilishda radioaloqa togri korish chegarasidagina mumkin boladi? www.ziyouz.com kutubxonasi 45 OPTIKA Optika bolimida yoruglik hodisalari va qonunlari, yoruglikning tabiati hamda uning modda bilan ozaro tasiri organiladi. Yoruglik malum diapazondagi elektromagnit tolqinlardan iboratdir. Inson kozi butun nurlanish tarkibidan faqat tolqin uzunligi 3,8·10 -7 m dan 7,7·10 -7 m gacha bolgan nurlarnigina kora oladi. Òolqin uzunligi 3,8·10 -7 m dan qisqa bolgan nurlar ultrabinafsha, tolqin uzunligi 7,7·10 -7 m dan katta bolgan nurlar esa infraqizil nurlar deb ataladi. Ultrabinafsha va infraqizil nurlar kozga korinmaydi. Jismlardan yoruglik qaytib kozimizga tushgandagina biz ularni kora olamiz. Bazi jismlarni atrofimiz yorug yoki qorongi bolishidan qatiy nazar koraveramiz, chunki ularning ozlari yoruglik sochadi. Bunday jismlar yoruglik manbalari deb ataladi. Yoruglik manbalari ikki guruhga: tabiiy va suniy manbalarga bolinadi. Quyosh, yulduzlar, atmosferadagi nur sochuvchi gazlar va bazi tirik organizmlar (masalan, baliqlar, hasharotlar, yogochni chiritadigan bazi mikroblar va boshqalar) yoruglikning tabiiy manbalaridir. Biz uchun asosiy tabiiy yoruglik manbayi Quyoshdir. Quyoshdan chiqayotgan yoruglik barcha tirik organizmlar osimlik, hayvon va insonlarning hayot manbayidir. Yoruglikning suniy manbalari jumlasiga choglangan jismlar, tok otganida nurlanuvchi gazlar, lyuminessensiyalanuvchi qattiq jismlar va suyuqliklar kiradi. Odatda yoruglik manbalari malum olchamli jismlar boladi, lekin ular kopincha nuqtaviy yoruglik manbayi deb qabul qilinadi. Agar yoruglik manbayining chiziqli olchami shu manbadan uning tasiri organilayotgan joygacha bolgan masofaga nisbatan juda kichik bolsa, bunday yoruglik manbayi nuqtaviy yoruglik manbayi deb ataladi. Yoruglik vakuumda 300000 km/s ñ ≈ tezlik bilan, boshqa muhitlarda esa bundan kichik tezlik bilan tarqaladi. Muayyan tolqin uzunlikdagi yoruglik, masalan, qizil, yashil, binafsha va shu kabi rangli yorugliklar monoxromatik yoruglik deyiladi. Yoruglik turli uzunlikdagi tolqinlardan iborat bolsa, bunday yoruglik murakkab yoruglik deyiladi. Masalan, Quyoshdan keladigan yoruglik murakkab yoruglikdir. Binobarin, bunday yoruglikni turli rangli monoxromatik yorugliklardan tarkib topgan deyish mumkin. Yoruglik ozi bilan birga energiya eltadi. Biror modda orqali yoruglik otganda uning energiyasi malum miqdorda yutiladi, bunda yoruglik energiyasi moddaning ichki energiyasiga aylanadi. www.ziyouz.com kutubxonasi 46 II bob. FOTOMETRIYA 15- §. Yoruglik oqimi. Yoruglik kuchi. Yoritilganlik Yoruglik tolqinlari yoruglik manbayidan atrofdagi fazoga energiya eltadi. Optikaning yoruglik energiyasini olchash usullarini orgatuvchi bolimi fotometriya deb ataladi. Yoruglik ozi eltadigan energiya nuqtayi nazaridan bir qator fizik kattaliklar bilan xarakterlanadi. Bu kattaliklarni fotometrik kattaliklar deb ataladi. Ulardan eng muhimi yoruglik oqimidir. Yoruglik energiyasini sezish uchun tabiiyki, koz alohida ahamiyatga ega. Shu sababli bizni, birinchi navbatda, yoruglik tolqinlari bilan otadigan toliq energiya emas, balki uning bevosita kozga tasir etadigan qismi qiziqtiradi. Koz yashil nurlarni eng yaxshi sezadi. Shu sababli yoruglik energiyasining tegishli olchash asboblari bilan qayd etiladigan miqdorigina emas, balki bu energiyaning bevosita kozimizga seziladigan, yani kozimiz bilan baholaydigan miqdorini bilish katta amaliy ahamiyatga egadir. Yoruglik energiyasini bunday baholash uchun kiritilgan fizik kattalik yoruglik oqimidir. Agar biror yuzga t vaqt davomida energiyasi W bolgan yoruglik tushayotgan bolsa, bu nurlanishning quvvati W/t ga teng boladi. Malum bir yuzga tushayotgan nurlanish quvvati bilan olcha- nadigan kattalik Ô yoruglik oqimi deyiladi: . W Ô t = (28) Yoruglik manbalarining kopchiligi yoruglikni hamma yona- lishlarda tarqatadi, shuning uchun toliq yoruglik oqimi tushunchasi kiritiladi. Barcha yonalishlardagi nurlanish quvvati bilan olchanadigan kattalikka Ô 0 yoruglik manbayining toliq yoruglik oqimi deyiladi. Yoruglik manbayini xarakterlash uchun fotometriyada yoruglik kuchi deb ataladigan kattalik qollaniladi. C nuqtada turuvchi nuqtaviy yoruglik manbayining atrofida markazi shu nuqtada bolgan r radiusli shar chizamiz (34- rasm). Unda fikran shunday shar sektori (uchi shar markazida bolgan konus) qirqib olaylikki, uning asosi shar sirtida ∆S yuzni hosil qilsin. Bu konus sirti bilan chegaralangan fazo fazoviy burchak www.ziyouz.com kutubxonasi 47 ∆Ω deb ataladi va bu burchak kattaligi quyidagi formula bilan aniqlanadi: 2 . S r ∆ ∆Ω = (29) Fazoviy burchak tayanib turgan shar sirtining yuzi kattalik jihatidan shar radiusining kvadratiga teng bolsa, yani ∆S=r 2 bolsa, fazoviy burchak birga teng boladi va bu burchak steradian (sr) deb ataladi. Sharning toliq sirti S=4 πr 2 bolgani uchun nuqta atrofidagi butun fazoni qamrab oluvchi Ω toliq fazoviy burchak quyidagicha ifodalanadi: π Ω = = = π 2 2 2 4 4 sr. S r r r (30) Demak, nuqta atrofidagi tola fazoviy burchak 4π steradianga teng bolar ekan. Birlik fazoviy burchak ostida tarqalayotgan yoruglik oqimi bilan olchanadigan fizik kattalik manbaning yoruglik kuchi deb ataladi: . Ô I ∆ = ∆Ω (31) Yoruglik jismlarga tushib, ularni yoritadi. Yoritishni baholash uchun yoritilganlik deb ataladigan fizik kattalik kiritilgan. Bir tekis yoritilgan sirtning birlik yuzasiga tushayotgan yoruglik oqimi bilan olchanadigan kattalik yoritilganlik deb ataladi. Agar ∆S sirtga ∆Ô yoruglik oqimi tushayotgan bolsa, u holda E yoritilganlik quyidagicha ifodalanadi: . Ô E S ∆ = ∆ (32) 34- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 48 Ish joylarimizda, oqish va dars tayyorlash xonalarimizda, zavod hamda fabrikalarda bajarayotgan ishlarimiz sifatli bolishi uchun yoritilganlik katta ahamiyatga ega. Shu kabi bizni orab turgan yashil osimliklarning hayoti uchun ham yoritilganlikning mavjud bolishi shartdir. Endi yuqorida korib otilgan fotometrik kattaliklarning olchov birliklari bilan tanishib chiqaylik. Birliklarning xalqaro (SI) sistemasida fotometrik kattaliklarning asosiy birligi qilib yoruglik kuchi birligi kandela (kd) qabul qilingan. 101325 Pa bosim ostidagi platinaning qotish temperaturasi (1769°C) ga teng temperaturada tola nurlangich (absolyut qora jism)ning 1/600000 m 2 kesimidan shu kesimga perpendikulyar yonalishda chiqarayotgan yoruglik kuchini 1 kandela deb qabul qilingan. Yoruglik oqimining birligi qilib lyumen (lm) qabul qilingan. (31) formulaga binoan: 1 lm = 1 cd · 1 sr boladi, yani yoruglik kuchi bir kandela bolgan nuqtaviy manbaning bir steradian fazoviy burchak ichida chiqargan yoruglik oqimi bir lyumen deyiladi. Agar nuqtaviy manba yoruglikni hamma yonalishlar boyicha tekis tarqatayotgan bolsa, uning toliq yoruglik oqimi quyidagi ifodaga teng boladi: Ô 0 = 4πI. (33) Yoritilganlik birligi qilib luks (lx) qabul qilingan. (32) formulaga asosan: 2 2 1 lm lm 1 lx= =1 1 m m boladi, yani bir m 2 sirtga bir lyumen yoruglik oqimi normal tushib, tekis taqsimlanganda hosil bolgan yoritilganlik luks deb ataladi. 16- §. Yorqinlik va ravshanlik Shu vaqtgacha biz faqat nuqtaviy yoruglik manbalari haqida gapirdik. Biroq kop hollarda yoruglik manbalari biror olchamga ega boladi, yani yoyilgan boladi. Bunday manbalarning shakli va olchamlari koz bilan korib farq qilinadi. www.ziyouz.com kutubxonasi 49 Yoyilgan yoruglik manbalari uchun yoruglik kuchi yetarli xarakteristika bola olmaydi. Shuning uchun qoshimcha xarak- teristikalar y o r q i n l i k v a r a v s h a n l i k tushunchalari kiritiladi. Yoruglik manbayining yuza birligidan barcha yonalishlar boyicha nurlanayotgan yoruglik oqimiga son jihatdan teng bolgan kattalik yorqinlik deyiladi: , Ô R S ∆ = ∆ (34) bunda: ∆S manbaning yoruglik sochayotgan yuzi. Yoruglik manbalari katta olchamli bolganda koz manba sirtining alohida qismlarining malum yonalishdagi nurlanish kuchini ajratadi. Manba sirtining yuza birligidan malum yonalishda yuzaga normal ravishda chiqayotgan yoruglik kuchiga son jihatdan teng bolgan kattalik ravshanlik deb ataladi: . I B S = ∆ (35) Agar yoruglik ixtiyoriy yonalishda chiqayotgan bolsa, ravshanlik quyidagicha ifodalanadi: , cos I B S = ∆ ϕ (36) bunda: ϕ nurlanayotgan sirtga otkazilgan normal bilan kuzatish yonalishi orasidagi burchak. Yoruglik kuchi Ô I ∆ = ∆Ω bolgani uchun manbaning ravshanligi , cos Ô B S ∆ = ∆ ⋅ ∆Ω ϕ (37) yani, yoruglik manbayining ravshanligi yoruglik manbayining birlik fazoviy burchakda korinayotgan birlik yuzasidan chiqayotgan yoruglik oqimiga son jihatdan teng bolgan fizik kattalikdir. Shunday qilib, nurlanayotgan sirtning ravshanligi korinish burchagiga bogliq boladi. Ravshanligi hamma yonalishlar boyicha bir xil bolgan (B=const) manbalar lambert manbalari (Lambert qonuniga boysunuvchi manbalar) yoki kosinusli manbalar deb ataladi. Bunday manba sirtining elementi tarqatayotgan oqim cos ϕ ga proporsional boladi. 4 Olmasova M.H. www.ziyouz.com kutubxonasi 50 Lambert manbalarining yorqinligi bilan ravshanligi ozaro quyi- dagi munosabatda boglangan: R = π · B. (38) Bundan nurlanuvchi sirtlarning ravshanligi uning yorqinligidan π marta kichik boladi, degan xulosaga kelish mumkin. Yorqinlik ham yoritilganlik olchanadigan birliklarda, yani lukslarda olchanadi. Ravshanlik birligi qilib nit (nt) qabul qilingan. (35) formuladan 2 2 1 cd cd 1 nt =1 1 m m = boladi. Bir tekis yorituvchi yassi sirtdagi bir kvadrat metr yuzning sirt normali yonalishidagi yoruglik kuchi bir kandelaga teng bolsa, shu sirtning oz normali yonalishidagi ravshanligi bir nit boladi. 17- §. Yoritilganlik qonunlari Kuzatishlarning korsatishicha, buyumlarning yoritilganligi manbaning yoruglik kuchiga va manbadan yoritilayotgan sirtgacha bolgan masofaga bogliq holda ozgarar ekan. Bu boglanishni aniqlaylik. Yoritilayotgan r radiusli shar bolib, uning sirt markazida yoruglik kuchi I bolgan nuqtaviy manba turgan bolsin. Bu holda nurlar yoritilayotgan sirtning har qanday elementiga perpendikulyar boladi (35- rasm). Yoruglik kuchi I bolgan manbaning barcha yonalishlar boylab sochayotgan toliq yoruglik oqimi Ô 0 =4πI boladi. Butun shar sirtining yuzi S=4π r 2 . Bu sirtning yoritilganligi: 0 0 2 2 4 . 4 Ô I I E S r r π = = = π (39) 35- rasm. 36- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 51 Bu boglanish yoritilganlikning birinchi qonunini ifodalaydi: nuqtaviy yoruglik manbayidan chiqayotgan nurlar sirtga perpendikulyar tushganda sirtning yoritilganligi manbaning yoruglik kuchiga togri proporsional va undan yoritilayotgan sirtgacha bolgan masofa kvadratiga teskari proporsionaldir. Bu qonunning togri ekanligini, yani yoritilganlik nuqtaviy yoruglik manbayidan yoritilayotgan sirtgacha bolgan masofaning kvadratiga teskari proporsional ekanligi 36- rasmda tasvirlangan. Rasmdan korinadiki, yoritiluvchi sirt yoruglik manbayidan qancha uzoqda joylashgan bolsa, bir birlik sirtga togri keladigan yoruglik oqimi shuncha kam yetib boradi, yani masofa necha marta ortsa, sirtning yoritilganligi masofaning kvadrati marta kamayadi. Yoritilganlik yuqorida korsatilgan omillardan tashqari nurning yoritiluvchi sirtga qanday burchak ostida tushishiga ham bogliqdir. Bu boglanishni aniqlaylik. Perpendikulyar nurlarning Ô 0 oqimi yuzi S va uzunligi AB bolgan togri tortburchak sirtiga tushayotgan bolsin (37- rasm). Bu holda sirtning yoritilganligi: 0 0 . Ô E S = Yuzni biror α burchakka ogdiramiz, unda sirt A 1 B vaziyatni oladi va unga kamroq Ô yoruglik oqimi tushadi, chunki nurlarning bir qismi sirtga tushmay otib ketadi. Bu holda sirt yuzi ozgarmaganligi sababli sirtning yoritilganligi kamayadi va Ô E S = ga teng bolib qoladi. Bu hosil bolgan tengliklarning ikkinchisini birinchisiga bolsak: 0 0 E Ô E Ô = hosil boladi. Chizmadan 0 1 Ô BC BC Ô BA BA = = ekanligi korinib turibdi. Keyingi ikki tenglikni taqqoslab, quyidagini hosil qilamiz: 0 1 . E BC E BA = Òogri burchakli CBA 1 uchburchakdan: 37- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 52 = α 1 cos BC BA deb yozish mumkin, u holda yuqoridagi tenglik: 0 0 cos yoki cos E E E E = α = α (40) boladi. Bu boglanish yoritilganlikning ikkinchi qonunini ifodalaydi: yorituvchi sirtga yoruglik nuri burchak ostida tushsa, sirtning yoritilganligi nurning tushish burchagi kosinusiga togri proporsionaldir. Yoritilganlikning ikkala qonunini birlashtirib, quyidagicha yozish mumkin: = α 2 cos . I E r (41) Nuqtaviy yoruglik manbayining biror sirtda hosil qilgan yoritil- ganligi manbaning yoruglik kuchiga va nurlarning tushish burchagi kosinusiga togri proporsional va manbadan sirtgacha bolgan masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir. 18- §. Fotometrlar va ularning qollanishi Sirtlarning yoritilganligini tenglashtirish yoli bilan ikki manbaning yoruglik kuchi taqqoslanadi. Shu maqsadda ishlatiladigan asboblar fotometrlar deb ataladi. Eng sodda fotometrlardan birining sxemasi 38- rasmda korsatilgan. Uchburchakli ABC prizmaning oq rangga boyalgan AC va BC yoqlariga manbalardan yoruglik tushadi. Prizmaning har bir yogini faqat bir manba yoritadi. Yoritilganlik C tomondan koz bilan kuzatiladi. Fotometrni manbalar orasida u yoki bu tomonga siljitib, prizmaning BC va AC yoqlari bir xil yoritilishiga erishiladi va shundan song quyidagi mulohazalarga muvofiq manbaning yoruglik kuchi hisoblanadi: yoruglik kuchi I 1 bolgan S 1 manba prizmadan r 1 masofada turib, = α 1 1 2 1 cos I E r 38- rasm. www.ziyouz.com kutubxonasi 53 yoritilganlik hosil qiladi, yoruglik kuchi I 2 bolgan S 2 manba esa prizmadan r 2 masofada turib: = α 2 2 2 2 cos I E r yoritilganlik hosil qiladi. Fotometrni E 1 =E 2 boladigan qilib joylashtirganimiz uchun quyidagini yoza olamiz: = 2 1 1 2 2 2 . I r I r (42) Ikki manbaning yoruglik kuchlari nisbati yoruglik manbalaridan birday yoritilayotgan sirtgacha bolgan masofalar kvadratlarining nisbati kabidir. Yuqoridagi (42) ifoda bir manbaning yoruglik kuchi malum bolganda ikkinchi manbaning yoruglik kuchini topishga imkon beradi. Faqat ikkala taqqoslanuvchi sirtlarning rangi bir xil bolgandagina ravshanliklarning tengligini koz bilan yetarli darajada aniq belgilash mumkin. Sirtlarning rangi bir-biridan ozgina farq qilganda ham ravshanliklarni taqqoslash juda qiyinlashadi, farq katta bolganda esa ravshanliklarni taqqoslash mumkin bolmay qoladi. Òakrorlash uchun savollar 1. Yoruglik nima? Yoruglik manbayichi? 2. Qanday yoruglik manbalarini bilasiz? 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