Tema: sirtqi fotoeffekt. Kompton
Download 0.85 Mb. Pdf ko'rish
|
Islam N1n!n!
|
13-súwret
Shártidan kelip shıǵadı. Bul tolqın teoriyası formulası bolıp tabıladı. Korpuskulyar kózqarasınan esaplaw múmkin, sańlaq arqalı ushıp ótken elektron perpendikulyar jóneliste qosımsha impulsga iye boladı. Oraylıq maksimum sırtında fotoplastinkaga túsetuǵın 15% elektronlardı názerge almay esaplaw múmkin, kese impulsniń maksimal ma`nisi. Sonday etip, anıq emeslikler munasábeti járdeminde ol yamasa bul jaǵdaylarda eski fizika nızamları tuwrı yamasa nadurıs ekenligin anıqlaw múmkin. Taǵı bir qıyalıy eksperimentni kórip shıǵamız : eki sańlaqtaǵı 25 elektronlar aǵımı difraksiyasi (14-súwret). Bul eksperiment dúzilisi Yung optikalıq interferension tájiriybesi dúzilisine tuwrı keledi. Bul eksperiment analizi kvant teoriyasında payda bolatuǵın logikalıq qıyınshılıqlardı kórsetiw imkaniyatın beredi. Fotonlar koncepciyasından kelip shıǵıp Yungniń optikalıq tájiriybesin túsindiriwde tap sonday máseleler payda boldı [6]. Eger eki sańlaqtaǵı elektronlar difraksiyasini baqlaw boyınsha tájiriybede sańlaqlardı birewin yopsa ol jaǵdayda interferension sızıqlar joǵaladı. hám sańlaqlardan birinde difraksiyalangan elektronlardıń bólistiriliwin fotoplastinkka esapqa aladı (14-súwret). Bul jaǵdayda fotoplastinkagesha ushıp baratuǵın hámme elektronlar birden-bir ashıq sańlaq arqalı ótedi. Eger eki sańlaq da ashılsa ol jaǵdayda interferension sızıqlar payda boladı hám sonda ol yamasa bul elektron qaysı sańlaq arqalı ushıp ótedi degen soraw payda boladı? 14-súwret Psixologiyalıq tárepden sonı túsindiriw júdá qıyında, bul sorawǵa juwap tek bir bolıwı múmkin: Elektron eki sańlaq arqalı ushıp ótedi. Biz mikrobóleksheler aǵımın kishi shariklerdiń jóneltirilgen háreketi sıyaqlı kóz aldımızǵa keltiremiz jáne bul háreketti oyda sawlelendiriw ushın eski fizika nızamların qollaymiz. Elektron (hám hár qanday basqa mikrobóleksheler) tek ǵana korpuskula, bálki tolqın ózgeshelikine de iye esaplanadı. Elektromagnit jaqtılıq tolqını eki sańlaq arqalı qanday ótiwin Yung optikalıq tájiriybesinde ańsat kóz aldımızǵa keltiremiz, sebebi 26 tolqın boslıqta lokallasmaan. Eger fotonlar konsepsiyası qabıl etilse ol jaǵdayda biz hár bir foton lokallashmaǵan tán alıwımız kerek. Fotoplastinkagesha foton háreketi trayektoriyasini gúzetip bolmaǵanı sıyaqlı foton qaysı sańlaq arqalı ushıp ótkenligin kórsetiw hám ol túsetuǵın noqattı kórsetiw múmkin emes. Tájiriybe sonı kórsetedi, foton interferometr arqalı danalap ushıp ótken halda da kóplegen ǵárezsiz fotonlar ushıp ótkeninen keyin de interferension tábiyat kórinisi baribir júz boladı. Absolut qara jismni tómendegi model tiykarında túsindiriw múmkin: dene derlik jabıq gewek kórinisine iye bolıp, onıń kishi tesigi diametri júdá kishi. Tesikten kirgen nurlanıw gewek diywaline túsedi, bólekan diywalda jutıladı, bólekan shashıp jiberiledi yamasa qaytadı hám taǵı diywalǵa túsedi. Tesik kishi bolǵanlıǵı sebepli tesikten kirgen nur taǵı tesikten tısqarına shıǵıp ketemen degenshe ıdıs diywallarınan kóp ret qaytadı hám shashıladı. Diywalda qayta jutiliw áqibetinde hár qanday jiyligilı jaqtılıq bunday gewekte ámelde pútkilley jutilip qaladı. Íssılıq nurlanıwı basqa túrdegi nurlanıwlardan bir ózgesheligi menen parıq etedi. T temperatura daǵı dene ıssılıq ótkermeytuǵın qabıq menen oralǵan dep shama menen oylayıq. Dene shıǵarǵan nurlanıw qabıqqa túsip odan bir yamasa bir neshe ret qaytadı hám taǵı denege túsedi. Dene bul nurlanıwdı bólekten yamasa tolıq utadı. Bólekan jutsa, qalǵan bólegin qaytaradı. Sol sebepli dene waqıt birligi ishinde qansha energiya shıǵarsa, sonsha energiya utadı hám deneniń temperaturası ózgermeydi. Bul jaǵdaydı teń salmaqlılıqlı jaǵday dep ataladı. Usınıń nátiyjesinde ıssılıq nurlanıwın teń salmaqlılıqlı nurlanıw dep júritiledi. qabıq ishinde 2 birdey temperatura daǵı dene bolsın. Eger denelerden biri kóbirek energiya jutip atqan bolsa, bul denesiń temperaturası artıp ketedi. Bunıń ornına 2-deneniń temperaturası azayıp ketiwi kerek. Biraq bul termodinamikanıń 2 - nızamına qarsı. Aytaylik 1 - dene ápiwayı, 2 - dene absolyut qara dene bolsın : nur shıǵarıw : 1:Et 2: εt nur jutıw : At 1 1-dene 2- dene nurlantirgan energiyanıń AT bólegin, yaǵnıy At εt energiyanı jutadı. Sonday eken, 1 - dene ushın Et = Atεt. 2-dene 1-dene shıǵarǵan ET energiyanı jáne 27 bul dene qaytarǵan (1- At) εt energiyanı utadı, yaǵnıy 2-dene ushın εt= Et+ (1- At) εt Bulardan Et/At= εt/1= εt. Bul Kirxgofniń integral nızamı bolıp tabıladı: hár qanday deneniń arnawlı bir temperatura daǵı tolıq nur shıǵarıw hám nur jutıw qábiletiniń qatnası ózgermeytuǵın shama bolıp, ol áyne temperatura daǵı absolyut qara deneniń tolıq nur shıǵarıw qábiletine teń. Qálegen deneniń nur shıǵarıw hám nur jutıw qábiletiniń qatnası bul deneniń tábiyaatına baylanıslı bolmay, barlıq deneler ushın tolqın uzınlıq hám temperaturanıń universal funksiyası bolıp tabıladı hám ol absolyut qara deneniń nur shıǵarıw qábileti εT ga teń bolıp tabıladı. Íssılıq nurlanıw teoriyasınıń eń tiykarǵı waziypası absolyut qara dene ushın ν= ν (ν, t) dıń kórinisin tabıw bolıp tabıladı. Jaqtılıqtıń kvant ózgesheliklerin kórip shıǵıp atırǵanımız ushın ıssılıq nulanishiniń Plank teoriyasın kórip shıǵamız : Plank teoriyasına kóre qálegen jaqtılıq dáreginen tarqalıp atırǵan jaqtılıq nurı waqıt boyınsha úzliksiz tarqalmastán uzlukli, yaǵnıy portsiya-portsiya bolıp tarqaladı. Buǵan jaqtılıqtıń kvantlardan (foton) shólkemleskenligi sebep boladı. (ν, t) tómendegishe kóriniske iye: Bul ańlatpada c= m/s - jaqtılıq tezligi, k= j/grad - Bolsman turaqlısı, h= j s - Plank turaqlısı. Eger júdá kishi bolsa koefficient 1 den júdá kishi boladı, bul halda joqarıdaǵı ańlatpanı ápiwayılastırıw múmkin. dıń dárejeleri boyınsha qatarǵa jayip hám joqarı dárejelerdi esapqa almasak absolut qara dene ushın klassik teoriya boyınsha tabılǵan ańlatpa kelip shıǵadı. Bul jaǵday tómen jiyligilar salasında kvant teoriya juwmaqları klassik teoriya juwmaqları menen sáykes keliwin kórsetedi. Plank tapqan formulanıń taǵı bir ayriqsha tárepi sonda, ol tájiriybe nátiyjeleri menen derlik tolıq uyqas túsedi. Tábiyaatda absolyut aq dene da, absolyut qara dene da bolmaydı. Hár qanday dene túsip atırǵan nurlanıwdıń bir bólegin jutsa, qalǵan bólegin qaytaradı. Parqı sonda, birpara deneler kóbirek bólegin jutip azraq'ini qaytarsa, basqa deneler kóplegenin qaytarıp azrag'ini jutadı. Mısalı, qorakuye ushın 6n= 0, 40 0, 75 mkm tarawda E, T =0, 99. Nur jutıw qábileti hámme tolqın uzınlıqlar ushın birdey hám birden kishi bolǵan dene kúlreń dene dep ataladı. Sonday 28 etip, Kompton effekti dep nurlanıw (rentgen, nurlanıw ) elementtıń erkin elektronlarında shashırawı nátiyjesinde to'qin uzınlıǵınıń artıwına aytıladı. Tolqın teoriya kózqarasınan bul hádiyseni tushintirip bolmaydı. Elektron jaqtılıq tolqını tásirinde sol tolqın jiyligine teń jiylig menen shayqalıwı hám sol jiyligine teń tolqın nurlandırıwı kerek. Kvant kózqarasına kóre rentgen fotonlariniń kristall elektronları menen tásirleskende joqarıdaǵı ańlatpa payda boladı. Komptonniń teris effekti dep sonday hádiysege aytıladi da, bunda foton energiyasınan joqarı energiyalı elektronlarda shashırawǵa dus kelgende jaqtılıq jiyligisı artadı. Shashılǵan fotonlar energiyası tómendegi ańlatpa menen anıqlanadı : Bunda hám tasiwshi foton energiyaleri, K — elektron kinetik energiyası Íssılıq nurlanıwı Elektromagnit nurlanıwına elektr zaryadlarınıń, atap aytqanda, elementtıń atomları hám molekulaları quramına kiretuǵın zaryadlardıń shayqalıwı sebep boladı. Mısalı, molekulalar hám atomlardıń terbelmeli hám aylanba háreketi infraqızıl nurlanıwdı, atomda elektronlardıń arnawlı bir kóshirisleri kórinetuǵın hám infraqızıl nurlanıwdı, erkin elektronlardıń tormozlanıwı bolsa rentgen nurlanıwın payda etedi. Tábiyaatda elektromagnit nurlanıwdıń eń úlken tarqalǵan túri ıssılıq nurlanıwı bolıp, ol elementtıń atomları hám molekulalarınıń ıssılıq háreketi energiyası esabına bolıp, nurlanayotgan deneniń suwıwına alıp keledi. Íssılıq nurlanıwında energiya bólistiriwi temperaturaǵa baylanıslı : tómen temperaturada ıssılıq nurlanıwı, tiykarlanıp, infraqızıl nurlanıwdan, joqarı temperaturalarda kórinetuǵın hám ultrafioletoviy nurlanıwdan ibarat. Hár qanday dene óz nurlanıwı menen birge deneler shıǵarap atırǵan nur energiyasınıń bir bólegin utadı. Bul process nur jutıw dep ataladı. Qandayda bir maydan arqalı ótip atırǵan F aǵıs dep waqıt birligi ishinde sol sırtdan ótip atırǵan nurlanıw energiyası túsiniledi. |
