II BOB. YORUG’LIK OQIMI INTENSIVLIGINING TURLI MOYLARDA SUSAYISHI

II BOB. YORUG’LIK OQIMI INTENSIVLIGINING TURLI MOYLARDA SUSAYISHI.
2.1. Moddalarning yorug’likni o’tkazishi va yutilish hodisalari.
Agar α qalinlikdagi qatlamdan iborat bo’lgan shaffof jismga intensivligi I bo’lgan parallel nurlar dastasi yo’naltirilsau holda berilgan muhitda yorug’likning yutilishi natijasida o’tgan nurning intensivligiI0 kamayadi(I>I0).
Yorug’likning yutilishi klassik nazariya asosida chastotali garmonik tebranma harakat hosil qilgan holda xarakterlanuvchi maydonning chastotasiga teng chastotali yorug’lik to’lqini elektr maydon harakati ta’sirida manfiy zaryadlangan elektronlar, molekula va atomlar musbat zaryadlangan yadro tomon siljiydi, elektron tebrangan holda manbada o’zgarib ikkilamchi to’lqinlarni o’zi nurlaydi. Intensivlik fizik kattalik bo’lib, yorug’lik tarqaluvchi muhitga bog’liq ravishda o’zgaradi. Boshqacha qilib aytganda, muhitda atom va molekula yutilmay qolgan energiya nurlanish ko’rinishda qaytadi. Yutilgan energiyaning boshqa turiga aylanib ketishi mumkin. Atom va molekulaning to’qnashishi natijasida yutilgan energiya xaotik harakat issiqlik enrgiyasiga aylanishi mumkin.
Yorug’likning yutilishi kvant nazariyasiga ko’ra, atom va molekulalar uzluksiz emas, balki energiyaning diskret qiymatlariga ega. Yorug’likning muhit bo’ylab tarqalishida energiyaning bir qismi sistemalarning uyg’onishiga sarf bo’ladi, bir qismi esa muhitdan chiqadi. Bunday o’zaro ta’sir natijasida muhitdan chiqqan nurning intensivligi muhitga tushgan yorug’likning intensivligidan kamroq bo’ladi [36, 37].Shuni ta’kidlash kerakki, har bir elementar harakatda muhitning atom va molekulalari ta’sirida bitta foton yo’qoladi, oqibatda atom va molekula uyg’ongan holatga o’tadi. Bu foton energiyasi asosiy va uyg’ongan holat energiyasining farqiga mos kelishi kerak. Bunday yutilish bir fotonli yutilish deyiladi.
Moddadan yorug’lik o’tayotganda to’lqinning elektromagnit maydon ta’sirida muhitning elektronlari tebranadi va bu to’lqin energiyasining bir qismi elektronlarning tebranishiga sarf bo’ladi. Elektronlarga berilgan bu energiyalarning bir qismi elektronlar tarqatadigan ikkinlamchi to’lqinlar ko’rinishida yana yorug’lik qaytarib beriladigan uning boshqa bir qismi esa energiyaning boshqa bir turiga ham o’tishi mumkin. Agar moddaning sirtiga I intensivlikli parallel nurlar dastasi tushayotgan bo’lsa, yuqorida aytilgan jarayonoqibatda to’lqin modda ichiga kiradi va borgan sari uning I intensivligi kamaya boradi. Haqiqatdan ham tajribada yassi to’lqinning intensivligi
I=I0e k d (2.1.1.)
qonun bo’yicha simmetrik ravishda kamayadi.
BundaI0- moddadan o’tgan to’lqin intensivligi, k- to’lqin uzunligiga bog’liq bo’lgan yutilish koeffitsiyenti, d-qatlamning qalinligi.
kni o’lchaganda albatta, yorug’likning bir qismi tekshirilayotgan modda chegarasidan qaytishini hisobga olish va masalaga real formulalar yordamida tegishli tuzatmalar kiritish kerak. Qalinligi d1 va d2 bo’lgan qatlamlardan o’tgan yorug’likning mos I1 va I2 intensivliklarini o’lchash yana ham qulayroq.
(2.1.2.)
Ushbu munosabatdagi k - yutilish koeffitsiyentining haqiqiy qiymati, ya’ni yorug’likning qaytishiga tegishli tuzatmadagi holi bo’lgan qiymatini topganmiz.
Bu k - koeffitsiyentning son qiymati moddaning yorug’lik intensivliginil=2,72 marta kamaytiruvchi qatlamining d=1/k qalinligini ko’rsatadi [42].
k - koeffitsiyent to’lqin uzunligining funksiyasi bo’lgani uchun odatda uning ko’rinishlari jadval shaklida yoki tasvirlangan grafik ko’rinishida bo’lib, unda ko’p yutilishning ensiz sohalari bor bo’lib,yaqin joylashgan to’lqin uzunliklari esa sezilmas darajada susaymasdan o’tadi.
I=I0 exp[kd] (2.1.3.)
umumiy qonuniyat k - yutilish koeffitsiyenti to’g’risida tushuncha kiritadi va yutuvchi modda qilingan arifmetik progressiya bo’yicha ortib borgan holda yorug’likning intesivligi geometrik progressiya bo’yicha kamayib borishini ko’rsatadi. Bu qonunni Buger 1729-yil tajribada topgan va nazariya jihatidan asoslab bergan. Qonunning fizik ma’nosi quyidagicha: yutilish ko’rsatkichi yorug’likning intensivligiga binobarin yutuvchi qatlamning qalinligiga bog’liq emas.
S.I.Vavilov yorug’lik intensivligi o’zgarishining juda keng sohasida (taxminan 1020 marta) Buger qonuni to’g’ri ekanligini ko’rsatadi. S.I.Vavilov tajribalarida Buger qonunining eng katta intensivliklarda ham to’g’ri bo’lishi shuni isbot qiladiki, har bir paytda bunday uyg’ongan molekulalar soni juda oz bo’ladi, ya’ni molekulalar uyg’ongan holatda juda qisqa vaqt turadi. Haqiqatdan bu tajribalarda ishlatilgan barcha moddalarda molekulalarning uyg’ongan holatda turishi vaqti s ortmaydi. Juda ko’p moddalar ana shu turga taalluqli, demak ular uchun Buger qonuni o’rinli. Uyg’ongan holatda bo’lish vaqti ancha katta bo’lgan moddalarni maxsus tanlab olib S.I.Vavilov yorug’lik intensivligi yetarlicha katta bo’lganda yutilishkoeffitsiyentining kamayishini kuzata oladi. Buger qonunidan bu chetlashishlar alohida ahmiyatga ega, chunki ular tarixan birinchi marta chiziqli bo’lmagan optik hodisalar ya’ni superpozitsiya prinsipiga bo’ysunmaydigan hodisalar mavjud bo’lishini ko’rsatadi [43, 44]. Demak, Buger qonuni chekli sohada qo’llaniladi. Biroq yorug’lik intensivligi uncha katta bo’lmagan hamda atom va molekulalarning uyg’ongan holatda bo’lishi vaqti yetarlicha qisqa bo’lgan juda ko’p hollarda Buger qonuni yuqori darajadagi aniqlikda to’g’ri bo’ladi. Buger zichligi hamma joyda ham bir xil bo’lmagan muhitda yorug’lik yutilishi masalasini ko’rib chiqadi, ya’ni konsentratiyaga bog’liq emas deb tasdiqlaydigan qonun ko’pincha Buger qonuni deyiladi. Chunki 1852-yil rangli suyuqliklarning yorug’lik yutish ustida o’tkazgan o’lchashlari asosida ana shunday xulosaga kelgan edi [47, 48]. Bu qonunning fizik ma’nosi molekulaning yutish qobiliyati atrofidagi molekulalarga bog’liq emasligidan iborat. Bu qonunni qoida deb qarash to’g’ri bo’ladi, chunki ko’p hollarda, ayniqsa, konsentratsiya ancha kattalashganda ya’ni yutuvchi modda molekulalari orasidagi masofa ancha kichiklashganda bu qonundan chetlashishlar kuzatiladi. Xuddi shunga o’xshash ko’pincha erigan moddalar uchun A koeffitsiyentning qiymati erituvchining tabiatiga bog’liq bo’ladi. Bu ham tekshirilayotgan molekulalarning ta’sir qilishini ko’rsatadi.
Kvant tasavvurlar sohasida tebranishlarning xususiy chastotasiga Em va En energiyali m va n holatlar orasidagi o’tishlarning
(2.1.4.)
chastotasi to’g’ri keladi. Binobarin 1/2 w0chastotali yutilish chizig’i atomning n- holatidan birdaniga 2 foton yutib o'tishiga to’g’ri keladi, chunki
(2.1.5.)
chastotali chiziqqa esa atomning 3 foton yutib o’tishi to’g’ri keladi. Bu hodisa ko’p fotonli yutilish deb ataladi. Ko’p fotonli yutilishni M.Geppert-Mayer 1931-yilda nazariy ravishda oldindan aytgan, lekin u faqat 1962-yilda (Kayzer va Gapprem) aktivlangan F2 kristalliga yetuk lazer nuri tushirilganda eksperimental ravishda aniqlangan. Bundan keyingi tadqiqotlarda ko’p fotonli yutilish metallar bug’ida, organik bo'yoqlar eritmalarida, yarim o’tkazgichlarda, organik va noorganik kristallarda, hamma gazlarda batafsil o'rganilgan.Ko’p fotonli yutish juda xilma xil namoyon bo’lishi mumkin [50, 53]. Ko’p foton yutish natijasida optik elektron atomdan ajralib keta oladi. Ko’p fotonli ionlashish (S.S.Varonov, N.B.Delone, 1965-yil) masalan, neodim lazeri nurlanishi 21 fotonni yutilishi oqibatida geliy atomini (ionlashish potenstialli 24, 58 eV) ionlagan. Bunday tajribalarda quvvati lazerlarning impulsi 109-1013W/sm qiymatlarga erishadi, elektr maydon kuchlanganligi esa 109-1013V/sm bo’ladi.
|