Fizika kafedrasi Fizika fani bo`yicha


Download 41.17 Kb.
Sana18.10.2020
Hajmi41.17 Kb.
#134439
Bog'liq
Mustaqil ish


O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARNI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

Fizika kafedrasi

Fizika fani bo`yicha
MUSTAQIL ISH


Mavzu: Issiqlik nurlanishi. Absalyut qora jismlarning nurlanish qonuni. Issiqlik nurlanishining qoʻllanilishi.

Bajardi : Usmonov Sardorbek

Tekshirdi:

TOSHKENT 2019

Reja:


  1. Mutloq qora jism;

  2. Stefan-Bolsman, Kirxgoff, Vin qonunlari;

  3. Reley-Jins va Plank formulalari;

  4. Issiqlikni o`lchovchi optik asboblar va ularning qo`llanilishi.


Ishdan maqsad: Stefan-Bolsman, Kirxgoff, Vin qonunlarini va Reley-Jins va Plank formulalarini o`rganish. Issiqlikni o`lchovchi optik asboblar va ularni haqida ma`lumot olish.

Kalit so`zlar: mutloq qora jism, absolyut qora jism, Stefan-Bolsman, Kirxgoff, Vin qonunlari, spektr, pirometriya, absolyut temperatura, Reley-Jins va Plank formulalari, ossilyator ,ultrabinafsha halokat

Mutloq qora jism. Avval ta'kidlaganimizdek, elektromagnit nurlanishiga elektr zaryadlarining, xususan moddaning atomlari va molekulalari tarkibiga kiruvchi zaryadlarning tebranishi sabab bo'ladi. Masalan, molekulalar va atomlarning tebranma va aylanma harakati infraqizil nurlanishni, atomda elektronlarning muayyan ko'chishlari ko'rinadigan va infraqizil nurlanishni, erkin elektronlarning tormozlanishi esa rentgen nurlanishini vujudga keltiradi.

         Tabiatda elektromagnit nurlanishning eng katta tarqalgan turi issiqlik nurlanishi bo'lib, u moddaning atomlari va molekulalarining issiqlik harakati energiyasi hisobiga bo'lib, nurlanayotgan jismning sovushiga olib keladi. Issiqlik nurlanishida energiya taqsimoti temperaturaga bog’liq: past temperaturada issiqlik nurlanishi asosan infraqizil nurlanishdan, yuqori temperaturalarda ko'rinadigan va ultrabinafsha nurlanishdan iborat.

         Har qanday jism o'z nurlanishi bilan birga jismlar chiqarayotgan nur energiyasining bir qismini yutadi. Bu jarayon nur yutish deyiladi. Biror yuza orqali o'tayotgan F oqim deb vaqt birligi ichida shu yuzadan o'tayotgan nurlanish energiyasi tushuniladi.

F = dW/dt.

         Shu sababdan issiqlik nurlanishini muvozanatli nurlanish deb yuritiladi. qobiq ichida 2 ta bir xil temperaturadagi jism bo'lsin. Agar jismlardan biri ko'proq energiya yutayotgan bo'lsa, bu jismning temperaturasi ortib ketadi. Buning evaziga 2-jismning T si kamayib ketishi kerak. Lekin bu termodinamikaning 2 - qonuniga zid. Aytaylik 1 - jism oddiy, 2 - jism absolyut qora jism bo'lsin:

nur chiqarish:        1:ет    2: Ет

nur yutish:   ат       1

1-jism  2- jism nurlantirgan energiyaning at qismini, ya'ni ат Ет  energiyani yutadi. Demak, 1 - jism uchun ет = атЕт. 2-jism 1-jism chiqargan et energiyani va bu jism qaytargan (1- ат) Ет energiyani yutadi, ya'ni 2-jism uchun

Ет = ет+(1- ат) Ет

                   Bulardan ет / ат = Ет /1 = Ет.



Stefan-Bolsman qonuni.
Absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatining temperaturaga bog‘liqligi Stefan-Bolsman qonuni bilan ifodalanadi. Qonun quyidagicha ta’riflanadi: absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati uning absolyut temperaturaning to‘rtinchi darajasiga proporsional:

ET = T 4

(1)

(1) formulada σStefan-Bolsman doimiyligi bo‘lib, uning tajribada aniqlangan son qiymati quyidagicha:

σ=5,67×10–8 Vt×m–2 K–4

yoki


σ=5,67×10–8 J×m–2 sek–1K–4

σ – nurlanayotgan jismning xossalariga bog‘liq emas. σ berilgan temperaturada nurlanayotgan jismning 1 m2 sirtidan bir sekundda chiqarilgan issiqlik miqdorini bildiradi. (1) formula bilan ifodalangan Stefan-Bolsman qonuni 1879-yilda avstriyalik fizik Stefan tomonidan tajribada aniqlangan, 1884-yil Bolsman tomonidan nazariy asoslangan. Stefan-Bolsman qonuni ko‘rsatadiki, absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati faqat uning temperaturasiga bog‘liq bo‘lib, nurlanayotgan sirtning fizik xossalariga bog‘liq emas. Yuqorida absolyut qora jism modeli sifatida qaralgan kovak idish tirqishi sirtidan chiqayotgan nurlanish energiyasini tajribada tekshirishlar Stefan-Bolsman qonunini to‘liq ravishda tasdiqladi.
Absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatining to‘lqin uzunlikka bog‘liqligi turli

temperaturalar (T1<T2<T3) uchun 1-rasmda keltirilgan.

1-rasm

Rasmdagi egri chiziqlar turli temperaturalarda tajribada aniqlangan bo‘lib, ulardan quyidagi xulosalar chiqadi:
1. Absolyut qora jism issiqlik nurlanishning spektri uzluksizdir.

  1. Temperatura ortishi bilan absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati ortadi, nur chiqarish qobiliyatining maksimumiga to‘g‘ri keladigan to‘lqin uzunligi qisqa to‘lqinlar tomonga (chap tomonga) siljiydi.

  2. Grafikdagi egri chiziqlar turli temperaturalarda absolyut qora jism nurlanish energiyasining to‘lqin uzunliklar bo‘yicha taqsimlanishini ifodalaydi. Egri chiziqlarda maksimum mavjud bo‘lib, bu maksimum nur chiqarish qobiliyatining maksimumiga to‘g‘ri keladi.

  3. Har bir temperaturada taqsimlanish egri chizig‘i va absissa o‘qi orasidagi yuza, shu temperaturada absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatini bildiradi.


Kirxgoff qonuni.

Bu Kirxgofning integral qonunidir: har qanday jismning muayyan temperaturadagi to'la nur chiqarish va nur yutish qobiliyatining nisbati o'zgarmas kattalik bo'lib, u ayni temperaturadagi absolyut qora jismning to'la nur chiqarish qobiliyatiga teng. Agar ikkala jism oralig’iga   dan  +d  gacha to'lqin uzunlikdagi nurlanishni o'tkazib, qolganlarini qaytaradigan filtr joylashtirsak Kirxgofning differensial qonunini olamiz



е= Е.                              

         Ixtiyoriy jismning nur chiqarish va nur yutish qobiliyatining nisbati bu jismning tabiatiga bog’liq bo'lmay, barcha jismlar uchun to'lqin uzunlik va temperaturaning universal funktsiyasidir va u absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyati E t ga tengdir.

Issiqlik nurlanish nazariyasining eng asosiy vazifasi absolyut qora jism uchun  e = e(l,т) ning ko'rinishini topishdir.


Vin qonuni.

Muvozanatli issiqlik nurlanishi energiyasining to‘lqin uzunliklar



bo‘yicha taqsimlanishini nemis fizigi V.Vin 1893-yilda nazariy jihatdan o‘rgandi. Vin o‘z izlanishlari natijalari asosida quyidagi xulosaga keldi: absolyut qora jism issiqlik nurlanishi energiyasining to‘lqin uzunliklar bo‘yicha taqsimlanishi zichligida maksimum bo‘lib, bu maksimum λmax to‘lqin uzunligiga to‘g‘ri keladi va quyidagi munosabat orqali aniqlanadi.

λmax ×T = b

(2)

(2) formulada λmax – absolyut qora jism nurlanishi energiyasining maksimumidagi to‘lqin uzunligidir. Tabsolyut qora jismning absolyut temperaturasi, b – o‘zgarmas kattalik bo‘lib, Vin doimiyligi deyiladi, b ning tajribalar asosida aniqlangan qiymati b=2,9×10–3 m×K. (2) formuladan ko‘rinadiki, qora jismning temperaturasi – T qancha yuqori bo‘lsa, λmax shuncha kichikroq qiymatga ega bo‘ladi. Vin qonuni siljish qonuni ham deyiladi. (2) formula orqali ifodalangan qonun Vin qonuni bo‘lib, tajribalarda tasdiqlangan. Vin qonunini yana quyidagicha ta’riflash mumkin: absolyut qora jism nurlanish spektrida maksimal energiyaga to‘g‘ri keladigan to‘lqin uzunligi absolyut temperaturaga teskari proporsionaldir.

Vin qonuni asosida qizigan jismlarning (metallar, erituvchi pechlar, atom portlashidan hosil bo‘ladigan bulutlar va boshq.) spektriga qarab ularning temperaturasini aniqlashning optik pirometriya usuli ishlab chiqilgan. Shu usuldan foydalanib birinchi marta Quyosh sirti temperaturasi o‘lchangan. Yer sirtiga keladigan Quyosh nurlari energiyasining maksimumi to‘lqin uzunligi λmax=0,47 mkm bo‘lgan ko‘zga ko‘rinadigan sohaga to‘g‘ri keladi. Vin qonuniga asosan Quyosh sirtining absolyut temperaturasi quyidagi formula asosida hisoblab topilgan:


Reley-Jins va Plank formulasi.

Reley-Jins absolyut qora jism nurlanish energiyasi uchun quyidagi tenglamani berdi. Bu tenglama klassik fizikaning termodinamika qonunlariga asoslangan bo’lib, u quyidagi ko’rinishga ega:



Reley – Jins formulasi asosida mutloq qora jismning nur chiqorish energetik funksiyasi tajribada olingan Stefan-Boltsman va Vin qonunlari bilan solishtirganda bu qonuniyatlar chastotaning kichik qiymatlarida o’zaro mos tushib, chastotaning katta qiymatlarida esa tajribada olingan natijalar chekli qiymatga ega. Holbuki, Reley-Jins formulasi asosida olingan natija uchun nurlanish funksiyasi cheksizlikka intiladi. Bu hodisa ko’rsatadikim, mutloq qora jismning nur chiqara olish qobiliyati klassik fizika qonunlariga bo’ysunmaydi.

Mutloq qora jismning nurlanish qobiliyatini xarakterlash uchun 1905-yilda nemis olimi M.Plank yorug’likning kvant nazariyasini beradi va bu nazariya asosida mutloq qora jismning nur chiqara olish funksiyasini aniqlab beradi.



Plank formulasiga ko’ra, bu funksiya quyidagicha aniqlanadi.

 

Keyingi ifodadagi aniq integralni hisoblab chiqarish mumkin. U π4/15 6,5 ga teng. Uning qiymatini o’z o’rniga qo’yib, Stefan-Bol’tsman qonunini hosil qilamiz:





h, c va k larning son qiymatlarini qo’yish b uchun eksperemental qiymat bilan mos tushuvchi 2,90 ∙ 103 mk ∙ grad ni beradi.



Shunday qilib, Plank formulasi muvozanatli issiqlik nurlanishining tugallangan ifodasini beradi.
Issiqlikni o'lchovchi optik asboblar va ularning qo’llanilishi. Issiqlik nurlanish qonunlariga asoslanib yuqori temperaturalarni o'lchash usullari optik pirometriya deyiladi.

         Radiatsion pirometr. Stefan – Bol’tsman qonuniga asoslanib absolyut qora jismning temperaturasini topsa bo'ladi. Lekin jismlar odatda absolyut qora bo'lmaydi. Agar bu ifodadagi Ет o'rniga absolyut qora bo'lmagan ixtiyoriy jismning ет si  qo'yilsa, jismning haqiqiy temperaturasi emas, radiatsion temperaturasi aniqlangan bo'ladi. Demak, radiatsion temperatura deganda to'la nur chiqarish qobiliyati absalyut qora bo'lmagan jismning ет siga teng bo'lganda absolyut qora jism erishishi kerak bo'lgan temperatura topiladi.





Adabiyotlar:


  1. I.V.Savelyev. "Umumiy fizika kursi." I-qism. Toshkent: O’qituvchi,1973 y.

  2. I.V.Savelyev. "Umumiy fizika kursi." II-qism. Toshkent: O’qituvchi,1973 y.

  3. I.V.Savelyev. "Umumiy fizika kursi." III-qism. Toshkent: O’qituvchi,1973 y.

  4. S.X. Astanov, M.Z. Sharipov, N.N. Dalmuradova, M.Sh.Ivayev "Fizik kattaliklar va ularning o'lchov biriliklari" elektron o'qitish kursi EHM uchun yaratilgan dastur. O'zbekiston Respublikasi davlat patent idorasi GUVOHNOMA № DGU 00975 Toshkent, 12 iyul 2005 y.

  5. A.G.G’aniev, A.K.Avliyoqulov, G.A.Almardonova “Fizika” I qism Toshkent 2007 y.

  6. S.X.Astanov, M.Z.Sharipov, N.N.Dalmuradova, R.V.Metanidze “Umumiy fizika kursining elektr bo’limidan” elektron darslik.


Download 41.17 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling