I боб. Yorug’likning dispersion muhitda tarqalishi

I боб. Yorug’likning dispersion muhitda tarqalishi.
1.1. Yorug’likning dispersiya hodisasi.
Yorug’likning optik jihatdan bir jinisli bo’lmagan muhit orqali o’tishi. elektronlarning majburiy tebranishlari tufayli paydo bo’ladigan ikkilamchi to’lqinlar yorug’lik to’lqin olib kelayotgan energiyaning bir qismini chetga sochib yuboradi. Boshqacha qilib aytganda, moddada yorug’lik tarqalayotganda yorug’lik sochilishi kerak. Bunday hodisa yuz berishi uchun yorug’lik to’lqining o’zgaruvchi maydoni ta’siri ostida tebrana oladigan elektronlar bo’lishi etarlidir, bunday elektronlar esa har qanday moddiy muhitda yetarli miqdorda bor. Biroq shuni esda tutish kerakki, bu ikkilamchi to’lqinlar o’zaro kogerent bo’ladi va demak, chetga sochib yuboriladi yrug’likning intensivligi hisob olishda ularning o’zaro interferensiyasini e’tiborga olish kerak.
Haqiqatdan ham, agar muhit optik jihatdan bir jinisli bo’lsa, ya’ni uning sindirish ko’rsatgichi nuqtadan nuqtaga o’tilganda o’zgarmasa, u holda bir xil hajimlarda yorug’lik to’lqini bir xil elektr momentlari induksiyalaydi, bu momentlarning vaqt o’tishi bilan o’zgarishi oqibatida bir xil amplitudali ikkilimchi kogerent to’lqinlar chiqadi.
Dispersiyaning kvantiy nazariyasi haqida tushuncha.Kvantiy nazariyada tarkibiga kirgan zaryadlar uchun xarakterli bo’lgan chastotalar bilan tebranadigan atomiy ossilyatorlar haqidagi tasavvurga o’xshash model tasavvurlaridan foydalana olmaymiz. Kvant nazariya atomiy ossilyatorning tebranish chastotasi o’rniga atomiy o’tishlar chastotasi bilan, ya’ni
(1.1.1)
shartga bo’ysunadigan chastota bilan ish ko’riladi, bu yerda Em –biror m- holatdagi atomning energiyasi, En- atomning n- holatdagi energiyasi, esa Plank doimiysi. Chastota sharti deb ataluvchi bu shart quyidagini bildiradi: atom n- holatdan m- holarga o’tganida chiqadigan energiya chastotali nurlanish kvanti tarzida nurlantiriladi, bu kvantning energiyasi kvantiy nazariyaning asosiy qoidasiga muvofiq bo’ladi. Har bir atom uchun energiyaning qat’iy muayyan Em, En, …. qiymatlari (energiya sathlari) mavjud. Shuning uchun atom faqat qat’iy muayyan kvantlarni nurlantirishi va yutishi mumkin. Albatta, chastotali kvant chiqarish En>Em bo’lgandagi holga mos keladi. Aksincha, m- holardan n- holatga o’tishda atomning energiyasi kamaymaydi, balki ortadi, ya’ni atom yorug’lik chiqarmaydi, balki yorug’lik yutadi.
Kvantiy nazariyada “ossilyator kuchi” tushunchasi aniq fizik ma’noga ega bo’ladi” ossilyator kuchi n- holatdan m- holatga o’tish ehtimolligiga proporsional bo’lar ekan. Bu ehtimollik qancha katta bo’lsa, n- holatda bo’lgan atomlarning shuncha ko’p qismi birlik vaqt ichida m- holatga o’tadi, ya’ni mazkur o’tish hodisasida shunsha effektivroq qatnashadi.
Klassik nazariyada atomlarning mazkur gruppasiga xos ossilyatorlarning butun to’plami yordamida ifodalanadigan dispersiya va absorbsiya chizig’i kvantiy nazariyada energiyaning mazkur atom uchun mumkin bo’lgan E1, E2 … Em, …., En qiymatlarining butun to’plami orqali aniqlanadi; bu qiymatlar kvantiy nazariyaning asosiy qoidasiga muvofiq, har qanday emas, balki faqat muayan diskret qiymatlardir. Atomlar turgan dastlabki holatda (tog’rirog’i, atomlarning ko’pchiligi turgan holda) atomning energiyasi bo’lishi mumkin bo’lgan eng kichik E1 qiymatga ega bo’ladi. Agar gaz orqali tok o’tkazilsa yoki biror boshqa usul bilan gazga muttasil energiya keltirib turilsa, u holda atomlarning bir qismi energiyasi kattaroq holatlarga o’ta oladi. Masalan gaz – razryadli manbalar yuqori energiya holatlarga o’tgan atomlar tufayli yorug’lik chiqaradi; bu holatlardan boshqa holatga o’tayotganda atomlar yorug’lik chiqaradi.
Shunday qilib, umumiy holda uyg’onmagan (E1 sathdagi) atomlar ham, uyg’ongan (En > E1 satihlaridagi) atomlar ham dispersiyaga hissa qo’shadi. Uyg’onmagan atomlar E1 satihdan yuqoroga joylashgan En > E1 satihlarga o’tishdagina, ya’ni yorug’lik yutiladigan o’tishlardagina qatnashadi. Bunday o’tishlar uchun ossillyatorlar kuchlarini musbat deb hisoblash qabul qilingan. Uyg’ongan atomlar ikki xil o’tishlarda qatnashishi mumkin. Ular E1 satihdan yuqorida joylashgan En (En > Em) satihlarga o’tishi va pastda joylashgan satihlarda o’tishi mumkin.
Dispersiya chizig’iga qarab n ning turli yaqinidagi qiymatlarini bilib olib, qanday ei zaryadlar va mi massalar qatnashayotganini, yani dispersiya hodisasida atomning qaysi elektr elementlari qatnashqyotganini aniqlash mumkin. Biroq ƒi kattaliklar noaniq qolayotganligi sababli ei/mi nisbatni aniq topish mumkin emas. Agar ƒi kattaliklar turli ossillyatorlar uchun turli qiymatlarga ega bo’lgani holda minglarcha marta emas, balki ancha kam qzgaradi, deb bir muncha ixtiyoriy faraz qilsak, juda muhim xulosalar chiqarish mumkin. ei /mi ning qiymatlari ikki katta gruppaga ajralar ekan: yuqori chastotalar (ko’rinadigan va ul’tirabinafsha yorug’lik) sohasida ei /mi kattaliklar elektronlar uchun olingan ma’lumotga mos tushadi past chastotalar (infiraqizil nurlanish) sohasida esa ming martagacha kichik bo’lib moddaning ionlariga mos keladi (vodorod ionlari ychun 0,965∙107 SGSM, og’iroq ionlar uchun yana ham kichik). Aytib o’tilganidek, Zeeman hodisasi ko’rinadigan va ul’tirabinafsha yorug’lik chiqishi elektronlarning tebranishlariga bog’liq ekanligini beshubxa ko’rsatdi. Bunday holda ƒi ga tegishli farazning ma’lum darajada ixtiyoriy bo’lishiga qaramay bundan oldingi mulohaza chuqur ma’noga ega bo’ladi va tasodifiy mos tushgan bo’lib ko’rinmaydi; ba’zi ossillyatorlar, shubxasiz elektronlarning tebranishlaridan iborat. Shuning uchun spektrning infiraqizil qismida rol o’ynaydigan pas chastotali boshqa ossillyatorlar moddaning zaryadli ionlari tebranishidan iborat deb tan olish tabiiydir.
Shunday qilib, ei/mi ning qiymatlari turliossillyatorlar uchun aniqlangan deb hisoblab ossillyatorlar kuchini aniqlash mumkin. Bunday hisobning ko’rsatishicha, elektron tipidagi ossillyatorlar uchun ƒi ning qiymatlari ancha turli bo’lishi mumkin, ya’ni elektron tipidagi ossillyatorlarning hammasi ham dispersiya hodisasida bir xil effektivlik bilan qatnashmaydi.
|