Umumiy fizika kursidan amaliy mashg‘ulotlar uchun o‘quv qo‘llanma

TO‘LQIN XOSSALARI
Yorug‘likning tabiati haqidagi birinchi fikrlar qadim zamonlardan ma’lum bo‘lib, u vaqtda yorug‘lik sochuvchi jismlar zarralar korpuskulalar chiqaradi deb faraz qilinar edi. Korpusklyar nazariyani rivojlantirgan va aniqlashtirgan olim I.Nyutondir.

Yorug‘likning aniq to‘lqin nazariyasi K.Geyugens nomi bilan bog‘liq.

XIX va XX asrlar chegarasida to‘lqin nazariya asosida tushuntirish mumkin bo‘lmagan hodisalar (masalan, fotoeffekt hodisasi) kashf qilindi. Nemis olimi M.Plank nurlanishning kvant nazariyasini ilgari surdi, bunga ko‘ra manba yorug‘likni yorug‘likning elektromagnit nazariyasi ko‘rsatganidek uzluksiz emas, alohida energiya porsiyalari – kvantlar tarzida nurlaydi.

YOrug‘lik kvantlari fotonlar deb ataladi. Fotonlar – yorug‘lik zarralaridir.

YOrug‘lik kvanti (fotoni)ning energiyasi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Bunda h= 6,625·10^-34 j·s – Plank doimiysi. ν- nurlanayotgan yorug‘lik chastotasi.

Fatonning harakat miqdori.


Faton massasi.

c=3· 10⁸ m/s – yorug‘likning vakuumdagi tezligi

Hozirgi zamon kvant nazariyasiga ko‘ra, yorug‘likning ikki yoqlama xossasi bor: yorug‘lik ayni vaqtda ham to‘lqin, ham zarralar oqimidir.

Yorug‘lik ta’sirida jismdan elektronlarning ajralib chiqish hodisasiga fotoeffekt deb ataladi. Bu hodisani birinchi bo‘lib, 1887 yilda G.Gers kuzatgan. Biroq, uning xossalarini har tomonlama cho‘qur o‘rgangan va qonunlar yaratgan olim, rus fizigi A.G.Stoletovdir. 1898 yilda Leonard va Tomsonlar fotoeffekt natijasida katoddan ajralib chiquvchi zarralar elektronlardan iborat ekanligini zarralarning magnit maydonida og‘ishga asoslanib aniqladilar.

1 – rasm.

Fotoeffekt hodisasini kuzatish uchun havosi so‘rib olingan shisha idish ikki metall elektrod-katod va anodlar tashqi ampermetr zanjiriga ulangan (1-rasm). O‘tkazilgan tajribalar natijasida 1-rasmda tasvirlangan volt-amper xarakteristikasi olingan.

Fotoeffektning 4 ta asosiy qonuni bor:

1. Muayyan fotokatodga tushayotgan yorug‘likning spektral tarkibi o‘zgarmas bo‘lsa, fototokning to‘yinishi qiymati yorug‘lik oqimiga to‘g‘ri proporsional (1-rasm).

2. Muayyan fotokatoddan ajralib chiqayotgan foto-elektronlar boshlang‘ich tezliklarining maksimal qiymati yorug‘lik intensivligiga bog‘liq emas. Yorug‘likning to‘lqin uzunligi o‘zgarsa fotoelektronlarning maksimal tezliklari ham o‘zgaradi.

3. Har bir fotokatod uchun biror «qizil chegara» mavjud bo‘lib, undan kattaroq to‘lqin uzunlikli yorug‘lik ta’sirida fotoeffekt vujudga kelmaydi. _k ning qiymati yorug‘lik intensivligiga mutlaqo bog‘liq emas, u faqat fotokatod materialining kimyoviy tabiatiga va sirtining holatiga bog‘liq.

4. Yorug‘likning fotokatodga tushishi bilan foto-elektronlarning hosil bo‘lishi orasida sezilarli vaqt o‘tmaydi.

Fotoeffekt ikki xil bo‘ladi: tashqi va ichki.

Tashqi fotoeffektni vujudga keltiruvchi foton energiyasi bilan uchib chiqayotgan elektronlarning maksimal kinetik energiyasi o‘rtasidagi bog‘lanish Eynshteyn formulasi bilan beriladi:

,

bunda A-elektronning metalldan chiqish ishi, m-elektronning tezligi, -elektronning metalldan uchib chiqish tezligi.

Agar bo‘lsa,

,

bu yerda -fotoeffektning qizil chegarasiga muvofiq keluvchi chastota,

h=6,625 10^-34 j s – Plank doimiysi.

Yarim o‘tkazgichlarni nurlantirish natijasida yarim o‘tkazgichda erkin zaryad tashuvchilarning hosil bo‘lishi ichki fotoeffekt deb ataladi.

Kompton xodisasidagi rentgen nurlari to‘lqin uzunliklarining o‘zgarishi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

,

bunda - sochilish burchagi va m – elektron massasi.