Jilliliq nurlaniwi nizamlari Joba
Download 0.53 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Tekseriw sorawlari
- Fotoeffekt qubilisi
1
Joba: 1. Absolyut qara dene . 2. Kirxgof nizami. 3. Stefan-Boltsman nizami. 4. Reley-Djins ha`m Vin nizamlari.
Denenin` nurdi shig`ariwi ha`m jutiwi arasindag`i ten`salmaqliliq, energiyanin` jiyilik boyinsha bo`listirili?i, klassikaliqaliq fizika ha`m onin` sheklengenligi.
1.
Bloxintsev D . I. Osnovi kvantovoy mexaniki, M.1963. 2.
Shpol`skiy E. V. Atomnaya fizika t.a`, M. 1963 q. E. Rasulov, U. Begimkulov, Kvant fizikasi. T. 2006. Tekseriw sorawlari:
1. Absolyut qara dene degenimiz ne ? 2. Jilliliq ten` salmaklilig`i degenimiz ne? 3. Stefan-Boltsman ten`salmaqlig`i degen ne?
4. Reley- Djins ha`m Vin nizamlari kanday?
19-a`sirdin` aqirinda fizikanin` en` a`hmiyetli ma`selelerinin` biri qara denenin` jilliliq nurlaniwin izertlew boldi. Absolyut qara dene dep jaqtiliqti shag`ilistirmaytugin, al tek jutatug`in denege aytiladi. Qara dene retinde diyuali qizdirilg`an, jaqtiliqti sirtqa shig`armaytugin yashikti qabil etiwge boladi. Onin` ishinde waqit o`tiwi menen nurdin` shig`iwi ha`m nurlaniwi arasinda ten`salmaqliliq ornaydi. 1859-jili Gustav Kirgxof jilliliq ten`salmaqlig`i Waqtinda denenin` nurlandiriw uqiplig`inin` jutiw uqiplig`ina qatnasi jiyilik ha`m temperaturag`a g`a`rezli, K(ν,T) tu`rindegi universal funktsiya ekenin ko`rsetti. Kirgxof nizami boyinsha qara denenin` nurlandiriw intensivligi zat materialina baylanisli emes, al tek jiyilikke ha`m temperaturag`a g`a`rezli bolip, fizikler alinda turg`an ma`sele absolyut qara denenin` nurlandirg`an energiyasinin` jiyilik boyinsha bo`listiriw nizamin ornatiw edi. Eger, jilliliq, ten` salmaqliq ornag`an qara dene idisinan kishi tesik arqali sirtqa shiqsa, onda onin` tesiginen shig`iwshi energiya mug`dari Stefan-Boltsman nizami arqali aniqlanadi. Bul nizam boyinsha qara denenin` bir birlik betinen nurlaniwshi energiya mug`dari absolyut temperaturanin` to`rtinshi da`rejesine proportsional ha`m dene ta`biyatinan g`a`rezsiz: 4
σ = (1)
bundag`i 4 10 67 , 5 − × = σ Bol`tsman-Stefan turaqlisi. Stefan-Boltsman nizami ta`jiriybede tastiyiqlandi. Na`tiyjede, nurlani?g`a kinetikalik teoriyada gazlardin` jilliliq qa`siyetlerin sipatla?shi energiya, temperatura tu`siniklerin qollaniug`a bolatug`inlig`i aniqlandi . Biraq bunday jol menen nurlang`an energiyanin` jiyilik boyinsha bo`listiriliwin ornatiw iske aspadi. Jaqtiliq ag`iminin` erkinlik da`rejesi og`ada u`lken ha`m ha`rbir erkinlik da`rejesine ten`dey kT energiyasi sa`ykes kelse, onda qa`legen temperaturada energiya sheksiz u`lken boladi. Idis diyualinin` barliq jilliliq energiyasi elektromagnit tolqing`a aylanip denelerdin` temperaturasi absolyut nolge umtiladi. Eger solay bolsa, o`jiredegi barliq zatlar ko`zge ko`riniwshi ha`m ko`rinbeytug`in jaqtiliq shig`arar edi. Haqiyqatinda bunday emes. Da`l fizikaliq o`lshewler denenin` ha`r bir temperaturada kishi intervaldag`i tolqindi g`ana nurlandiratug`inin ko`rsetedi. Nurlaniwshi maksimal` energiya Vin nizaminan aniqlani?shi tolqin uzinlig`ina sa`ykes keledi: T a = max λ (2) Bul nizam 1893 jili Vin ta`repinen ashildi. Bundag`i a=0,29 H 10 -2 m • grad Vin turaqlisi dep ataladi ha`m ta`jiriybede aniqlanadi. Vin nizami boyinsha ((2)formula) dene temperaturasinin` artiwi menen spektr maksimumi ( max λ
qisqa tolqin uzinlig`i betke qaray, yag`niy joqari jiyilik ta`repine qaray jilisadi. Sonliqtan bul nizamdi ko`pshilik jagdayda jilisiw nizami dep ataydi. Solay etip Stefan-Bol`tsman nizami toliq nurlang`an energiyani, al Vin nizami spektr maksimumin beredi. Basqasha aytqanda, spektral iymekliktin` maksimumi ha`m iymek astindag`i maydan belgili. Endi, usi iymekliktin` formasin da`l aniqlaw kerek. 2 20-a`sirdin` basinda energiyanin` spektr boyinsha bo`listiriliwin aniqlawshi eki formula ornatildi. Ol formulalardin` bire?in angliyali ilimpazlar usindi: kT c x f 3 8 ) ( πγ = (3)
Buni. Bul formulani Reley-Djins formulasi dep ataydi ha`m ol ta`jiriybe menen salistirg`anda iymekliktin` uzin tolqin ta`repin duris ta`ripleytug`ini ma`lim boldi. Egerde Reley-Djins formulasina erkinlik da`rejesi sani ko`zqarasinan qarasaq oni to`mendegishe tu`sindiriw mu`mkin. Bul formulada ∆ γ jiyilik uchastkasinda 3 8
πγ
jilliliq energiyasi sa`ykes keledi dep esaplawg`a boladi. Biraq bunday a`piuayi talqila? duris emes. Spektrdin` ul`trafiolet jiyiligine o`tkende erkinlik da`rejesinin` sani tez artip ketedi. Bul jiyilik qansha joqari bolsa spektr sonsha joqari energiyag`a iye boladi degendi an`latadi, yag`niy, bul formula boyinshada barliq dene sheksiz u`lken jiyiliktegi elektromagnit tolqinlarin nurlandiriwi kerek. Bunday ju?maq “ul`trafiolet apatshilig`i” dep ataldi. Sebebi, klassikaliq fizika tu`sinikleri tiykarinda energiya spektrin tu`sindiriudin` iske aspaytug`inin ko`rsetti. Bul ma`sele boyinsha basqa formula 1890 jili usinildi: T b e A F ν ν ν 3 ) ( =
(4) Bundag`i A ha`m V lar turaqli shamalar. Vin formulasi spektrdin` ul`trafiolet ta`repin jaqsi tu`sindirdi. Biraq spektrdin` uzin tolqin ta`repinde ta`jiriybede aling`an na`tiyjeni bere almadi. Solay etip eki formulada absolyut qara dene nurlan- dirg`an energiyanin` jiyilik yamasa tolqin uzinlig`i boyinsha bo`listirili?in toliq tu`sindire almadi. (1-suwret). Bul formulalar klassikaliqaliq fizika tiykarinda duzilgen edi.
Vin Reley-djins ta`jiyribe na`tiyjesi
1 – Suwret. Kvant haqqinda gipoteza . Plank formulasi. Joba: 1.
Klassikaliqaliq fizikanin` sheklengenligi 2.
Plank gipotezasi 3. Plank formulasi Tayanish tu`sinigi: Garmonikaliq ostsillyatorlar, energetikaliq qa`ddiler, diskret qa`ddiler, nurlani?din` u`zlikliligi. A`debiyatlar:
1. Shpol`skiy E.V. Atomnaya fizika , T.1963 2. Bloxintsev D.I. Osnovi kvantovoy mexaniki, M. 1961 3. E. Rasulov, U. Begimkulov, Kvant fizikasi. T. 2006. Tekseriw soraulari: 1.
Plank qanday boljaw isledi? 2.
Plank formulasinan Vin formulasin qalay aladi? 3.
Reley-Djins formulasin qalay aladi? 3
Reley- Djins formulasi uli?ma klassikaliq fizika nizamlarina tiykarlangan. 1896 jili using`an formulasin Vin gaz molekulalarinin` tezlikler boyinsha bo`listirili?inin` Maksvell formulasi tiykarinda du`zdi. Vin ha`m Reley-Djins formulalari energiyanin` spektr boyinsha bo`listiriliw iymekliginde maksimum beredi. Biraq Vin formulasi absolyut qara denenin` nurlandirg`an energiyasinan spektr boyinsha bo`listirili? iymekliginin` tek qisqa tolqin bo`legin g`ana duris beredi. Solay etip 19-a`sir aqirinda absolyut qara dene energiyasinin` spektr boyinsha bo`listirili?in tu`sindiriwshi 2 formula usinildi. Olardin ha`r biri ta`jiyribede aling`an na`tiyjenin` tek bir bo`legin g`ana duris ta`ripley alatug`in edi. Biraq olardin` hesh biri ta`jiyribe na`tiyjesin toliq ta`ripley almadi. 1900 jili ta`jiriybe na`tiyjesinin` barliq oblastin ta`riyplewshi formulani Plank aldi. Plank o`z formulasin ornati?da energiya nurlandiriwshi materialliq oraylardi sxemalastirip, elektr zaryadina iye bolg`an siziqli garmonik ostsillyatorlar dep qaradi. Olar qorshag`an elektromagnit maydan menen energiya almasadi. Plank gipotezasi tomendegishe: Ostsillyatorlar tek ayirim, saylandi hallarda boli?i mu`mkin. Bul hallardag`i olardin` energiyasi energiyanin` en` kishi ma`nisi E 0 din` pu`tin eselengen ma`nisine ten`: ε
ε
n ε
; Energiyani nurlandirg`anda, yamasa tutqanda ostsillyator usi diskret hallardin` birinshisinen ekinshisine araliq hallardi qaldirip sekirip o`tedi. Usi gipoteza tiykarinda Plank nurdin` ko`lemlik spektral tig`izlig`i ushin: 1 8
( 0 0 3 2 − = kT e c F ε ε πν ν (1)
formulasin aldi. Nurlani?din` qa`legen duris formulasi Vinnin` termodinamikaliq nizaminU` ) ( ) ( 3 T F F ν ν ν = (2) qanaatlandiri?i kerek, onin` ushin ν
Е = 0 (3) Boli?i kerek. Sonda (1) formula:
1 8 ) ( 3 2 − =
h e h c F ν ν πν ν
yamasa 1 1 8 ) ( 3 3 − = kT h e c h F ν ν π ν (4) Ha`zirgi ?aqitta teoriyaliq fizikada Plank formulasinin` (4) tu`ri qollaniladi. Plank formulasinin` Reley-Djins formulasinan ayirmashilig`i, Plank formulasin erkinlik da`rejesi ko`z-qarasinan tu`sindiri?ge bolmaydi. Eger ha`r bir kvant u`sh erkinlik da`rejesine iye bolsa, onda sistemanin` erkinlik da`rejesinin` sani qn( ν ) temperaturanin` funktsiyasi boladi. Temperatura arti?i menen erkinlik da`rejesinin` sani artip baradi. Klassikaliq fizika ko`z-qarasinan bul aqilg`a sa`ykes kelmeytug`in ju?maq. Biraq, tap usi juwmaq fizikani tung`iyiqtan alip shig`iw jolin tabiug`a ja`rdemlesti. Plank formulasi spektrdin` barliq oblastinda ta`jiyribe na`tiyjesi menen dusma-dus keledi. Spektrdin` joqari jiylik oblastinda Plank formulasinin` bo`limindegi 1 di esapka almaymiz. Sonda :
ν ν π ν − = 3 3 8 ) ( (5) bul Vin formulasi
ν ν − = ) ( (6) menen birdey. (5) ha`m (6) ni salistiriw arqali Vin turaqlilarin aniqla?g`a boladi: 3 8
h A π = ; k h b = : Plank o`z formulasin Vin formulasi menen salistira otirip turaqli h tin` ma`nisin aniqladi: 4
⋅ 10
rg ⋅ s Ol h tin` ha`zirgi qabil etilgen ma`nisi: h = 6,62 ⋅ 10 -14 Dj ⋅ s = 6,62 ⋅ 10 2`? ⋅ Erg ⋅ s
og`ada az pariq qiladi. Jiyiliktin` kishi ma`nislerinde, yag`niy uzin tolqin oblastinda eksponenta ornina: ) болса
1 ( 1 << + ≈ kT h kT h е kT h ν ν ν
paydalanip Plank formulasi (n`) ten: kT c h kT c h kT h c h e c h F kT h 3 2 3 3 3 3 3 3 8 8 1 1 1 8 1 1 8 ) ( πν ν ν π ν ν π ν π ν ν = = − + = − =
kT c F 3 2 8 ) ( πν ν = (?) Bul Reley-Djins formulasi menen birdey. Plank formulasin jiyilik formulasinan ha`zirgi qollanilip ju`rgen tolqin uzinlig`i formasina o`ti? ushin
2 λ λ ν cd d =
ten`liginen paydalanadi. Reley-Djins, Vin, Plank formulalarinin` grafikleri to`mendegi su?rette ko`rsetilgen. Reley djins f Plank
ν
5
1. Metall betinen uship shig`i?shi elektronlardin` Energiyasinin` jaqtiliq intensivligine g`a`rezsizligi. 2. Jaqtiliqtin` korpuskulyar ta`biyati 3. Fotoeffekt formulasi
Metall betinde jaktiliktin` jutili?i, elektronlardin` metall betinen shig`i?i, elektron energiyasinin` jaqtiliq jiyiligine g`a`rezliligi, shig`i? jumisi, jaqtiliq kvanti, foton, fotoeffekttin` qizil jiyegi. A`debiyatlar:
1. Shpol`skiy E.V. Atomnaya fizika , T.1963 2.
S.E Frish i A.V.Timoreva, Kurs obshey fiziki T.q,M.1953 3. E. Rasulov, U. Begimkulov, Kvant fizikasi. T. 2006. Tekseriw sorawlari: 1.
Fotoelektronlardin` kinetikalik energiyasi jaqtiliqtin` qanday qa`siyetlerine g`a`rezli? 2.
Foton qanday bo`lekshe? 3.
Fotoeffekttin` qizil jiyiegi degen ne ha`m onin` formulasi?
Absolyut qara dene shig`arg`an nurdin` intensivliginin` jiyilik boyinsha bo`listirili?in tusindiri? ushin Plank elektromagnit nurinin` (jaqtiliqtin`) nurlani?i ha`m jutili?i bo`lek-bo`lek portsiya tu`rinde boladi degen juumaqqa keldi. Jaqtiliqtin` kvant, korpuskulaliq tebiyatqa iye boli?i fotoeffekt qubilisinda ayqin baqlanadi. Fotoeffekt - bul jaqtiliq ta`sirinde zat betinen elektronlardin` uship shig`i?i. Bunda zat betinen elektronlardin` shig`i?i Xollueks ta`repinen ta`jriybede baqlandi. Ol elektroskopqa tutastirilg`an tsink plastignkasin teris zaryadlap keyin oni ul`trafiolet nuri menen nurlandirg`anda elektroskoptin` japiraqshalari jabila baslag`an, yag`niy tsink
plastinka teris
zaryadlardi jog`alta baslag`an. Fotoeffekt qubilisin birinshi ret a`hh? jili Genrix Gerts baqladi. Ol arasinda ushqin payda boli?shi shariklerdi jaqtiliq penen nurlandirg`anda ushkinnin` an`sat payda bolatug`inin bayqadi. Keyin ala bul qubilis rus fizigi Stoletov ta`repinen izertlengen. Fotoeffekt qubilisi jaqtiliqti tolqin degen ko`z-qarastan tu`sndiri? sa`tsizlikke ushiradi. Fotoelektronlardin` energiyasinin` jaqtiliq intensivligine g`a`rezliligin jaqtiliq tolqininin` ta`biyati ko`z-qarasinan tu`sindiri? mu`mkin bolmadi. Jaqtiliq jiyiliginin` ta`siri, fotoeffekttin` metall temperaturasina g`a`rezliligi putkilley tu`siniksiz bolip qaldi. Eynshteyn bul qubilisti Plank boljaui tiykarinda toliq tu`sindiri?ge bolatug`inin ko`rsetti. Onin` ushin jaqtiliqti energiyag`a iye bolg`an fotonlardin` ag`imi dep qarau kerek. Usi ko`z-qarastan fotoeffekt qubilisi to`mendegishe iske asadi. Foton jutilg`anda o`zinin` energiyasin tolig`i menen elektrong`a beredi. Egerde bul energiya elektrondi uslap turg`an baylanis energiyasinan artiq bolsa elektron metall betinen sirtqa shig`adi. Ha`r bir elektron tek bir fotonnan g`ana energiya alatug`in bolg`anliqtan (bir elektronnin` bir ?aqitta eki fotondi juti? itimallig`i og`ada az) payda bolg`an fotoelektronlardin` sani jutilg`an fotonlardin` sanina, yag`niy jaqtiliq intensivligine proportsional. Al fotoelektronlardin` energiyasi jutilg`an foton energiyasina g`a`rezli. Al foton energiyasi ν
ge ten`. Demek, fotoelektronlardin` energiyasi jaqtiliq jiyiligine siziqli baylanisli. Uli?ma jag`day ushin foton tutilg`andag`i energiya balansi:
+ + = 2 1 ν (1) energiyalik tu`rinde jaziladi. Buni Eynshteyn ten`lemesi dep ataydi. Bunda 1
-Elektronnin` atomnan ajirali?
(ionizatsiya) energiyasi, R 2
- Elektronnin` dene betinen sirtqa shig`iw jumisi,
-fotoelektronnin` kinetikalik energiyasi. Metallarda a`dette ko`p mug`darda erkin elektronlar bar. Sonliqtan metallar ushin 1
= 0 dep esaplanadi. Biraq elektron metall betinen sirtqa shig`iwi ushin olardi metall ishinde uslap turi?shi maydandi jen`i?i kerek. Onin` ushin shig`iw jumisi 2
sariplaniwi kerek. Solay etip metallar ushin Eynshteyn tenlemesi:
2
eV h + = ν
= erkin el(g` ) 2 ( ektronlar bar.
tu`rinde jaziladi. 6 Eger 2 P h < ν bolsa elektron metall betinen shig`a almaydi. Fotoeffekt iske asi?i ushin 2 0
h = ν ten`ligin qanaatlandiriwshi qanday da minimal jiylik boliwi kerek. Bunnan kishi jiyilikte fotoeffekt bayqalmaydi. Oni fotoeffekttin`
” qizil jiyegi” dep ataydi. Shig`i? jumisin bile otirip qizil jiyektin` tolqin uzinlig`i ν 0 di esaplawg`a boladi: 0 0 2 λ ν hc h P = = (q) Esaplawlar siltili metallar ushin λ 0
λ 0 = u`00 nm), vol`fram, platina ushin ul`trafiolet oblastta ( misali, vol`fram ushin λ 0 = 20 nm) jatadi. (2) tenleme boyinsha tu`siwshi jaqtiliqtin` jiyiligi menen foto elektronlardin` energiyasi arasindag`i siziqli baylanis boli?i kerek. Bul baylanistan ( 1-suwret) aling`an tu?rinin` koordinata ko`sheri menen jasag`an muyeshinin` tangensi, h tin` ma`nisin beredi. Foto elektronlardin` energiyasin irkiwshi potentsial usili menen aniqlanadi. Bunda katod ha`m anod arasina teris potentsial belgili bir ma`niske jetkende fotoelektronlardin` kinetikalik energiyasi tordin` potentsial energiyasina ten`lesedi ha`m tor potentsiyali, azg`ana artqanda elektronlar anodka qayta almaydi. Fototok nolge aylanadi.
½ mv 2
νννν
Download 0.53 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling