Geometrik optika - Lyuminessensiya hodisasi va uning qo’llanishi. Mundarija

Geometrik optika - optikaning yorugʻlik nurlari haqidagi tasavvurlar asosida
optik nurlanish (yorugʻlik)ning tarqalish qonuniyatlarini oʻrganadigan boʻlimi.
Geometrik optika qonunlari manbadan chiqayotgan yorugʻlikning toʻlqin uzunligi
atrofdagi narsalarning oʻzlariga xos oʻlchamlaridan koʻplab marta kichik boʻlgan
holdagina oʻrinli boʻladi. Bu holda yorugʻlik nuri degan taxminan tushunchani
ishlatish mumkin. Yorugʻlik nuri sifatida yorugʻlik energiyasi oqimi tarqalayotgan
chiziq tushuniladi. Hyp diafragmalar yordamida hosil qilinadi. Deyarli yoyilmasdan
tarqaluvchi yorugʻlik nuriga misol qilib lazer nurini koʻrsatish mumkin.
Tola optikasi. Juda tez rivojlanib ketayotgan hozirgi zamonaviy optikaning
bo‘limi to‘lqin optikasida yorug‘likning to‘la qaytishidan keng ravishda
foydalanilmoqda. Yorug‘lik oqimi yordamida energiyani uzatishga xizmat qiladigan
qator asbob va uskunalar shu nomda yuritiladi.
Bu asboblarning asosiy qismi eshib tayyorlangan ingichka shaffof dielektrik
tolalardan iborat nur yo‘naltiruvchi sistema hisoblanadi (Shundan “to‘lqin optika”
nomi kelib chiqqan), Har bir tola kvarts shishadan tayyorlangan ipdan iborat bo‘lib,
ustki qobig‘iga shu moddaning bor, germaniy yoki fosfor aralashmasi qoplangan
bo‘ladi. Ip radiusi undan bir necha yuz mikrometrgacha bo‘lib, ko‘zga ko‘rinadigan
nur uchun sindirish ko‘rsatgichi
1
1, 46
n
Qobiq radiusi ip radiusidan 5-10 marta
katta bo‘lib, sindirish ko‘rsatrichi esa
41
,
1
1
n
ga teng bo‘ladi. Yorug‘lik oqimi ip
sirtiga chegaraviy burchakdan
0
1
2
0
75
46
,
1
41
,
1
arcsin
arcsin
n
n
katta bo‘lgan burchak ostida tushib, qobiqdan to‘la qaytib, yorug‘lik o‘tkazgich
bo‘yicha ancha masofaga tarqaladi. Hozirgi paytda juda oz so‘nadigan iplar hosil
qilishga erishildi. Ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik sariq-ko‘k spektr qismida (
500nm) yorug‘lik nur yo‘naltiruvchi o‘tkazgichda 1 m yo‘l o‘tib 2,3 foiz zaiflashadi,
10m yo‘l yursa, 26 foiz, 100 m ga esa 10 marta zaiflashadi. Infraqizil nurlar (
1,3 mkm) yanada kam yutiladi. 1km masofada 15 foiz, 10 km masofada esa
taxminan 4 marta zaiflashadi.
10
Tola optikasi amalda keng ravishda qo‘llanilmoqda. Egiluvchan yorug‘lik
o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi bo‘yicha yorug‘likning ravshan oqimini
yuboramiz. Bu nur kirib borish qiyin bo‘lgan har qanday joyni yoritadi. Tibbiyotda
yorug‘lik o‘tkazgich endoskop asbobning (grekcha endon - r-ichki va skopeo -
ko‘raman) asosiy qismi bo‘lib, inson ichki a’zolarini (qizilo‘ngach, oshqozon,
ichakni) ko‘rishga imkon beradi. Endoskop egiluvchan yorug‘lik o‘tkagichdan
iborat bo‘lib, qizilo‘ngach orqali oshqozon ichiga kiritiladi. Yorug‘lik o‘tkazgich
ipining bir qismi yoritishda foydalaniladi, boshqa ip yordamida esa ichki a’zolaridan
qaytgan yorug‘lik okulyarga qaytadi. Hozirgi zamon endoskoplarida yo‘llar bo‘lib,
ular orqali ingichka egiluvchan asbob kiritilib, qorin bo‘shlig‘ini ochmasdan
operatsiya ishlarini bajarish, shuningdek, bemorning zararlangan joyiga dori
yuborilishi mumkin. Tola optikasi sim orqali uzatiladigan aloqa vositalari telefon,
telegraf, kabelli oynai jahonni butunlay o‘zgartirib yuborishi mumkin. Shu
maqsadda yorug‘lik o‘tkazgich orqali nurlanishni yutilishi kichik bo‘lgan infraqizil
diapazonida lazer nuri yuboriladi. Bu oqim uzatilayotgan axborot bilan
modullashtiriladi, chiqish joyida fotoelement yordamida elektr signaliga
aylantiriladi.
Optik aloqa kanallarining afzalligi shundan iboratki, bitta yorug‘lik uzatkich
metall o‘tkazgichlarga nisbatan yuz va hatto ming marta ko‘p axborotlarni uzatish
imkoniyatiga ega. Metall o‘tkazgichlar tashqi magnit maydon ta’siriga beriluvchan
bo‘ladi. Optik aloqa kanali tovushning aniq eshitilishiga xalaqit beruvchi shovqin-
suronlarga va biror tashqi ta’sirga berilmaydi. Nihoyat, metall o‘tkazgichlarni
yorug‘lik o‘tkazgichlar bilan almashtirish qimmat turuvchi rangli metallarni ko‘p
miqdorda iqtisod qilishga imkon berdi. Aloqaning optik kanallari bilan birinchi
o‘tkazilgan tajribalar ularning samaradorligi yuqori ekanligini ko‘rsatdi.
To‘lqin optikasi muammosi o‘quvchilar uchun qiyin bo‘lmagan, ularni juda
qiziqtiradigan materiallar jumlasiga kiradi. Shu sababli mazkur material o‘quvchilar
mustaqil ma’ruza tayyorlab, ma’lumot berishlari uchun xizmat qiladi. Aytilgan
muammolardan tashqari konussimon yorug‘lik o‘tkazgichlar yordamida tarqaluvchi
11
yoki yig‘iluvchi yorug‘lik oqimlari haqida ma’lumot berish energiya uzatish kabi
muammolarni hal etish, optik kanallardan, EHM da foydalanish kabi muammolar
mavjud.
“Optika” bo‘limining har xil tuzilishi mavjud. Bulardan eng ko‘p tarqalgani
ikkita bo‘lib, ularni shartli ravishda an’anaviy va zamonaviy deb yuritamiz.
An’anaviy tuzilishga muvofiq materiallar tarixiy ketma-ketlikda o‘rganiladi.
Dastlab geometrik optika, keyin yorug‘likning to‘lqin nazariyasi yoritiladi, so‘ngra
yorug‘likning elektromagnit tabiati haqidagi tushuncha kiritiladi va nihoyat
yorug‘likning kvant xossalari qarab chiqiladi.
Hozirgi zamon metodikasi materiallarni tarixiy ketma-ketlikda emas, balki
yorug‘lik tabiatiga muvofiq, o‘rganishni taqozo etadi. Ana shunga muvofiq
Maksvellning asosiy g‘oyasi o‘rganilgandan keyin radioto‘lqinlarning nurlanishi va
qabul qilish metodlari bilan tanishtirilib, to‘lqin optikasining asosiy g‘oyasi kiri-
tiladi. Geometrik optika to‘lqin optikaning chegaraviy hodisasi tariqasida
o‘rganiladi hamda eng sodda optik asboblarni o‘rganishda foydalaniladi. To‘lqin
optikadan keyin kvant optikasi bayon qilinib, yutilish spektrlarining hosil bo‘lishi
atom tuzilishiga bog‘liq holda o‘rganiladi.
Bu tuzilishda bayon qilib muhim tarixiy dalillarga diqqatni qaratmaslik kerak
demoqchi emasmiz. Yorug‘lik tabiatiga bo‘lgan qarashning rivojlanish tarixi ibratli
ekanligini bilib, o‘quvchilar yorug‘lik haqidagi ta’limotning rivojlanishidagi eng
muhim bosqichlarni tasavvur etishi va hozirgi zamon optik hodisalarning
nazariyasini yaratgan I.Nyuton, X.Gyuygens, T.Yung, O.Frenel, A.Eynshteyn,
M.Plank, N.Bor, G.Basov va A.Proxorov kabi buyuk olimlarning xizmatlari haqida
ma’lumotga ega bo‘lishlari kerak. Yorug‘lik bo‘limini tuzishda yorug‘lik hodisalari
tabiatini zamonaviy tushunishda kurs tuzilishini tarixiy material hal qilmaydi, balki
hodisaning fizik tabiati hal etadi. Tarixiy materiallardan faqat fizikaviy g‘oyalarning
kelib chiqishini ochib berishda foydalaniladi.
O‘n ikki yillik maktab dasturiga asosan, geometrik optikaning ba’zi bir
tushunchalari VI sinfga kiritiladi (10 soat hajmida). Fizik optikaning asosini tashkil
etgan butun materiallar uch bo‘limga bo‘lingan to‘lqin optikasi elektromagnit
12
to‘lqinlar haqidagi ta’limotga kiritilgan, kvant optika asoslari “Yorug‘lik kvantlari.
Yorug‘lik ta’sirlari” bo‘limida ko‘riladi, spektral hodisalar va lazerlar atom tuzilishi
bilan birga o‘rganiladi. Optik hodisalarni shu asosda bayon qilish fundamental fizik
nazariyalar asosida materialni ko‘rib chiqilishga imkoniyat yaratadi.
|