Xxxii bob. Fotoelektr effekti 657 Elementlar ichki fotoeffekt asosida ishlaydigan fotoelementlarga Qaraganda oldinroq rivojlandi

§. Fotoximiyaning asosiy ^onunlari
Yorurlikning fotoximiyaviy taʼsiri allatsachonlar yorurlikning yutilishi bilan tatssoslangan va fatsat yutilgan yorurlik fotoximiyaviy taʼsir kursata olishi aniklangan edi. Masalaning mщ- doriy tomoniga kelsak, bir kator olimlarning tekshirishlari natijasida fotoximiyaviy reaksiyada katnashgan moddaning O mik- dori yutilgan yorurlikning F okimiga ^amda t yoritish vaktiga, yaʼni yutilgan yerurlik energiyasiga proporsional, degan fikr paydo buldi. Bunday fikrlardan dastlabkisi 1782 yilda Senabe tomonidan bir oz noanits shaklda aytilgan edi. Keyinchalik bu fikr anikdandi va asoslandi, nixoyat, Bunzen va Rosko (1855 y.) xlor va vodoroddan vodorod xloridning ^osil bulish reaksiyasini puxta tekshirganlaridan sung fotoximiyaning yusorida aytib utilgan asosiy konuni anitslandi.
Asosiy sonunga muvofits, fotoximiyaviy reaksiyada satnashgan moddaning mikdori
Q — kt (189.1)
bulib, k proporsionallik kupaytuvchisining kattaligi bulayot- gan fotoximiyaviy reaksiyaning tabiatiga borlits. Shunday kilib, k koeffitsiyentning kiymati reaksiyada katnashgan moddaning yutilgan energiyaning birligiga (masalan, bir joulga) turri kela- digan mikdorini aniklaydi. ■
Fotoximiyaviy protsesslarni mikdoriy jixatdan tekshirish yorurlik taʼsiridagi birlamchi protsessda juda kup sof ximiyaviy xususiyatga ega bulgan yonlama (ikkilamchi) protsesslar paydo bu-. lishi mumkinligi natijasida ancha orirlashadi. Birlamchi pro- sessgina yutilgan yorurlikning znergiyasi xisrbiga utadi, albatta; barcha ikkilamchi protsesslarda ximiyaviy uzgarishlar natijasi- dagi, yaʼni atomlarning uzaro joylashishining j/zgarishi, demak, sistemaning ichki energiyasining uzgarishi natij'asidagi aylanish- lar bilan ish kuramiz.
Ikkilamchi protsesslarning mavjudligi turli fotoximiyaviy protsesslarning tezliklari xilma-xil bulishini, yaʼni k koeffi- siyentning bir reaksiyadan ikkinchi reaksiyaga utganda minglab va xatto yuz minglab marta uzgaradigan siymatidagi farsni tushu- nishga yordam beradi. Yorurlikning taʼsirini ajratib kursatadi- gan umumiy sonuniyatlarni albatta birlamchi protsesslarda izlash zarur bulib, bu protsesslargina fotoximiyaviy protsesslar deb atalishi kerak edi. Eynshteyn yorurlik kvantlari gipotezasini aytib (1905 y.) fotoximiyaviy (birlamchi) protsesslar uchun xos bulgan juda sodda sonunga eʼtiborni jalb sildi: yutilgan ^ar bir hv kvantga yorurlikni yudgan bir dona molekulaning uzgarishi mos keladi ekvivalentlik srnuniBu sonunni birlamchi va ikkin- lamchi protsesslarini ajratib buladigan yoki ikkilamchi protsess-
lar umuman bulmaydigan reaksiyalardagina tajriba yuli bilan tekshirish mumkin. Ikkilamchi protsesslarning a^amiyati eng shiddatli utayotgan protsesslarda katta deb xisoblash tabiiydir. Xatsitsatan >^am , vodorod xloridning portlash bilan b^ladigan ^osil bulish protsessida birlamchi protsess xlorning parchalani- shidangina iborat. Protsessning shiddatli utishiga esa ikkilamchi protsesslarning suyidagi tenglamalarga mos bulgan zanjiri sababchidir:
Cl2 rf hv = Cl -f Cl — ]birlamchi protsess,
Cl 4- H2 = HC1 -(-• H
H -j- Cl2 = NS1 + Cl J ikkilamchi protsesslar
va xokazo.
Agar tasodifiy aralashma yoki idishning devori ajrab chitssan xlor atomini tortib olishi natijasida zanjir reaksiya uzil- masa, bunday zanjir reaksiyalarning zanjiri juda uzun (million- dan kup bugin) bulishi mumkin. Agar aralashma tarkibiga xlor atomlarini tez tortib oladigan modda kiritilsa, zanjirning rivojlanishini sunʼiy ravishda sekinlashtirish mumkin. Bunday akseptorning (tortib oluvchining) sullanilishi z’anjirlarni uzadi va reaksiyani sustrots tempda, portlashsiz utkazishimkoniya- tini beradi, Ikkilamchi protsesslarni shunday bartaraf silish yoki, yaxshisi ikkilamchi protsesslari yuts reaksiyalarni urganiщ orkali Eynshteynning. sonunini tekshirish va uning tugriligini anitslash mumkin buldi.
Yutilgan monoxromatik (v chastotali) yoruglikning mi^dorini va reaksiyaga kirgan moddaning mitsdorini ulchashni talab kiladi- gan bu turdagi u'lchashlarning dastlabki eng anitslarini 1916 yil- da Varburg utkazgan edi. AgBr kumush bromidning yoruglik taʼsi- rida parchalanish reaksiyasi urganildi. U l chash lar yutilgan yoruglikning J^ap bir kvanti kumush bromidning bir dona molekulasini parchalashi, yaʼni reaksiya 2NVg + 2= H2-f-Br2 tenglama buyicha utishini kursatdi. Fotonlar nazariyasidan yoruglikning yutilishi ximiyaviy aylanish uchun jiddiy turtki bulishi mumkinligi kuri- nadi. ^akitsatan xam, foton yutishi natijasida molekula hv =
= -^-kT munosabatga muvofits (bu yer da 1,38-10-23 J/K, ab
solyut temperatura) bir necha un min g gradus temperaturadagi is- siklik ^arakatining urtacha kinetik energiyasiga teng bulgan katta mitsdorda energiya oladi.
Kdyuka tulsinli yoruglik ximiyaviy nuktai nazardan aktivrots bulishi tushunarlidir. Bir dona fotonning yutilishi Eynshteyn sonuniga binoan bir dona molekulaning uzgarishiga olib kelsa, u z^olda tulsinlar orasida hv energiyasi birlamchi protsess uchun (ma- salan, yoruglikni yutgan molekulaning dissotsiatsiyalanishi uchun) zarur bulgan D aktivatsiya energiyasidan katta bulgan tulsinlar-gina aktiv bula oladi. Bir molekulaning birdaniga ikki yoki kup- ro;^ kvant yutish ezugimolligi juda kam bulgani uchun aktiv yorug- likning chegaraviy chastogasiyai ani^lab beradigan shart k;uyidagi- gicha yoziladi:
hv>D. (189.2)
Bu xulosa va Eynshteynning yu^orida tilga olingan ekviva- lentlik sonuni yoruglikning.intensivligi kiyosan kam bulgan sha- roit uchungina tugri buladi. Agar yoritilganlik yetarli darajada katta bulsa, axvol keskin uzgaradi. 157-§ da tushuntirib-util- gandek, yoritilganlik juda katta bulganda bir va^tda ikki, uch va undan kup kvant yutilishi mumkin. Natijada aktivatsiya uchun zarur bulgan energiyani bir necha foton olib keladi va (189.2) shart tajribaga tugri kelmay soladi.
Ayni bir molekulaning bir necha fotonni ketma-ket yutishi >^am xuddi shundan natija beradi. U^щ ^am, bir dona fotonni yutgandan sung molekula biror uygongan xolatga utadi, lekin uning energiyasi ^ali ^am aktivatsiya energiyasidan kam bulgan- ligi uchun reaksiya bulmaydi, deb tasavvur grilaydik. Agar tushayotZ gan fotonlarning o^imi katta bulsa, uygongan ^olatda bulish va^ti davomida molekula yana bir fotonni yutishi va energiya nuk- tai nazaridan yu^oriro^ bulgan navbatdagi ^olatga utishi, bu xo- latdan yanada yu^oriro^ ^olatga utishi mumkin va z^okazo. Kupchi- lik molekulalarning (masalan, S02, SFe, VS13 va boshkalarning) infratsizil nurlanish (l = 10 mkm) fotonlaridan bir necha unta- sini ketma-ket yutganligi va z^atto dissotsiatsiyalanganligi kuza- tilgan.
Molekulalarning kup fotonli uygotilishi uchun juda katta g;uvvatli (10 MVt/sm2 va undan kup) nurlanish zarur bulib, bun- day imkoniyat lazerlar kashf ^ilingandan sunggina paydo buldi. Lazer nurining monoxromatkkligi fotoximiyaviy reaksiyalarni maʼlum darajada. boshk,arish imkoniyatini beradi. Gai shundaki, kup reaksiyalarning amalga oshishi uchun molekulaning maʼlum erkinlik darajasini yoki ularning kichik gruppasini uygotish darkor. Energiyaning erkinlik darajalari buyicha teng tadsimla- nish ^onuniga asosan ^izdirish va^tida erkinlik darajalarining z^ammasi uygonadi. Aksincha, monoxromatik yoruglik bilan yoritish natijasida bizni ^izi;tiradigan ximiyaviy reaksiya uchun aktiv bulgan erkinlik darajasigagina taʼsir guglish imkoniyati tugi- ladi, Shunday silib, ^izdirish var;tida kamrok aktivatsiya ener- giyasiga ega bulgan bosh^a reaksiyalar mavjudligi natijasida kuzatish mumkin bulmagan reaksiyalarni monoxromatik yoruglik bilan yoritish or^ali amalga oshirish mumkin. Reaksiyaga ki- rayotgan aralashmani nurlantirish intensivligini uzgartirib ximiyaviy protsesslarning utish tezliklarini va xokazolarni kontrol grglib turish mumkin.
Lazerlar texnikasining rivojlanishi va щu soxada eksperi- : mental maʼlumotlarning tuplanishi boshkariluvchi ximiyaviy reaksiyalardan ximiyaviy texnologiyada"keng foydalanishga imko- niyat yaratadi.