Tema: “Eń jeńil elementar bóleksheler”

I.2. Fotonlar
Foton - jaqtılıqtıń elementar bólekshesi dep oyda sawlelendiriw etiledi. Jılılıq nurlanıwı, fotoeffekt hádiyseleri foton túsinigi tiykarında tusintiriledi. Bul hádiyselerdi túsindiriwde jaqtılıq energiyası (yaǵnıy, elektromagnit energiya) fotonlarda sáwlelengen, jaqtılıq energiyası fotonlar kórinisinde tarqaladı degen pikir tiykar etip alınǵan. Foton energiyası hám terbelis jiyiligi arasındaǵı baylanısıw munasábet penen anıqlanadı. Energiya hám massanıń ekvivalent nızamı
(1)
ańlatpadan paydalanılǵan halda foton massasın anıqlaw múmkin:

(2)
Ekinshi tárepinen, hár qanday bóleksheniń massası onıń tezligi menen salıstırmalılıq teoriyası tiykarında tómendegishe baylanısqan:
(3)
(3) formuladan ayqın bolıwınsha, bólekshe háreketsiz (yaǵnıy, ) halda bolǵanda, onıń massası ge teń, sonday eken - bóleksheniń tınısh haldaǵı massası bolıp tabıladı. Tájiriybelerde tınısh haldaǵı massa olshenedi, sebebi kóbinese (3) munasábet bolsa úlken tezlikler menen háreketlenip atırǵan bóleksheler ushın tuwrı boladı. Ol halda jaqtılıq fotonı ushın (3) ańlatpa qanday bolıwın kóreylik.
(4)
Jaqtılıq fotonı ushın . (2) formuladan tıń mánisi shekli shama ekenligi kórinedi. Sol sebepli (4) ańlatpa tiykarında jaqtılıq fotonınıń tınısh haldaǵı massası dıń mánisi nólge teń bolıwı kerek, degen juwmaq shıǵadı. Yamasa basqasha aytqanda, jaqtılıq fotonı “toqtap qalsa”, onıń barlıq qásiyetleri
joǵaladı, yaǵnıy massası da, energiyası da nólge teń boladı. Fotonnıń “toqtap qalıwı” degende, onıń qandayda bir dene tárepinen jutılıwı túsiniledi. Toqtap qalıw processinde fotonnıń energiyası (oǵan ekvivalent bolǵan massası) jutıwshı denege ótedi. Nátiyjede jutıwshı deneniń energiyası (massası) sáykes túrde artadı. Sonday eken, jaqtılıq fotonınıń basqa bólekshelerden (mısalı, elektron, proton, neytron, atom, molekula hám t.b.) ayırmashılıǵı sonda, foton tınısh halda massaǵa iye bolmaydı, yaǵnıy onıń tınısh haldaǵı massası nólge teń. Foton tek háreketleniw processinde ámeldegi bolıp, onıń tezligi jaqtılıq tezligine teń. Solay eken, foton háreketleniw processinde bar bolıp, ol energiya, massa hám impulsqa iye boladı, yaǵnıy:
energiyası
masssı
impulsı
Fotonlardıń bar ekenligi bir qatar tájiriybelerde tastıyıqlandı. Bul tájiriybelerden biri 1922-jılda A. F. Ioffe hám N. I. Dobronravovlar tárepinen ótkerilgen tájiriybe bolıp tabıladı. Tájiriybe tómendegishe: tegis kondensatordıń A hám B qatlamları arasında zaryadlanǵan vismut (Bi) bólekshesi «teń salmaqlılıq» halda turadı (1-súwret), yaǵnıy bóleksheniń awırlıqlıq kúshi bólekshege keri baǵıtda tásir etiwshi elektr kúshi menen teń salmaqlıqlasqan boladı. Kondensator qatlamlarınan biri rentgen trubkasınıń anodı wazıypasın atqaradı. Kishi intensivliktegi elektronlar aǵımı A anodqa kelip soqlıǵısqasın, ol tormozlanadı. Nátiyjede A dan bir sekundta mıńǵa jaqın rentgen impulsları shiǵarıladı. Bul rentgen nurları tásirinde vismut bólekshesi 30 minutlar dawamında bir ret terbelip teń salmaqlılıqtan shıǵadı. Esaplawlardıń kórsetiwinshe, sonsha waqıt (30 minut) ishinde bólekshe baǵıtında bir rentgen kvantı nurlanadı eken.

1-súwret
Bul rentgen kvantı bólekshe menen soqlıǵısqasın, fotoeffekt hádiysesi júz beredi, yaǵnıy bóleksheden elektron ajralıp shıǵadı. Elektron ajralıp shıqqanı ushın bóleksheniń zaryadı ózgeredi hám ol teń salmaqlılıq jaǵdayınan shıǵadı. Bunday tájiriybeni sonday túsindiriw múmkin. Bul tájiriybe rentgen nurlarınıń dene menen tásirlesiwi kvant xarakterge iye ekenligin tastıyıqlaydı. Eger rentgen nurları tolqın formasında tarqaladı dep qaralsa, bóleksheden elektronnıń ajralıp shıǵıwı ushın kerek bolatuǵın energiya elektronnıń shıǵıw jumısı mánisine jetkenshe jıynalıwı kerek. Tájiriybede paydalanılǵan rentgen nurlarınıń intensivligi kishi bolǵanlıǵı ushın, bunday energiya hár qansha waqıt ótse de jıynalmaydı eken, bunı esaplawlar kórsetedi. V. I. Vavilovtıń pikirine kóre, jaqtılıq aǵımı ayırım fotonlardıń jıyındısınan ibarat bolsa, statistikalıq fizika nızamlarına kóre fotonlardıń fluktuaciyası gúzetiliwi kerek. Bul pikir 1933-1942
jıllarda ótkerilgen tájiriybelerde tastıyıqlandı. Bul bolsa jaqtılıqtıń foton tábiyaatına iye ekenligin tastıyıqlaytuǵın taǵı bir dálil bolıp tabıladı.