-qonun - Механика кириш

1-qonun. Elektrodda ajralgan modda miqdori elektrlit orqali o’tgan zaryad miqdoriga proportsionaldir.
m-ajralgan modda massasi.
K - elektroximiyaviy ekvivalent. Modda tabiatiga bog’’liq.
Faradeyning ikkinchi qonuni moddaning elektroximiyaviy ekvivalentligini uning ximiyaviy ekvivalenti bilan bog’laydi. (Ximiyaviy ekvivalenti AG’Z, A - atom ogirligi, Z - berilgan modda valentligi).
2-qonun. Barcha moddalarning elektroximiyaviy ekvivalentlari ularning ximiyaviy ekvivalentlariga proportsionaldir. Proportsionallik koeffitsienti 1G’F bunda F Faradey sonidir.
Xar ikki qonunni birlashtirib, ni topamiz.
Tajribalar asosida Magnit maydon faqatgina magnit bilan o’zaro ta’sirlashibgina qolmay, tokli o’tkazgichga ham ta’sir ko’rrsatadi. Masalan, tokli o’tkazgichni doimiy magnit maydonga kiritsak, bu o’tkazgichga
(18.1)
kuch ta’sir etadi, bunda I- o’tkazgichdagi tok kuchi, V – doimiy magnit induksiyasi, - tok yo’nalishi bilan magnit induksiyasi vektori yo’nalishi orasidagi burchak. (18.1) ifoda o’tkazgich to’g’ri chiziqli va magnit maydon bir jinsli bo’lsagina to’g’ridir. Umumiy holda, ixtiyoriy formaga ega bo’lgan o’tkazgich va bir jinsli bo’lmagan magnit maydon uchun
(18.2)
ifodani yoza olamiz, bu formula Amper Qonunini ifodalaydi. Amper tomonidan aniqlangan qonunga asosan magnit maydonida tok elementiga ta’sir etuvchi kuchning yo’nalishini topish uchun chap qo’l qoidasidan foydalaniladi. Bu qoidaga asosan, chap qo’lning kaftiga V vektor kiradigan qilib qo’ysak va uzatilgan 4 ta barmoqni tok yo’nalishi bo’yicha joylashtirsak, u holda ochilgan bosh barmoq kuchning yo’nalishini ko’rsatadi. ( Albatta, shu uchala yo’nalish bir-biriga tik bo’lishi kerak). Agar tok bilan magnit induksich vektori bir-biriga perpendikulyar bo’lsa, (18.1) ifodadan XBS da:
(Tl). (18.3)
Tok o’tayotgan o’tkazgich toksiz o’tkazgichdan shu bilan farqlanadiki, unda zaryad tashuvchilarning tartibli harakati sodir bo’ladi. Harakatlanayotgan zaryadli zarraga magnit maydoni tomonidan ta’sir etadigan kuch Lorens kuchi deyiladi. Lorens kuchi:
(19.1)
ifoda bilan aniqlanadi. Bu formulada v- zaryadning magnit maydonidagi chiziqli tezligi, - zaryad tezligi va magnit induksiya vektorlari orasidagi burchak. Harakatlanuvchi zaryad bilan magnit maydon orrasidagi o’zaro ta’sir G.Lorens formulasi deyiladi. Bu formulani vektor ko’rinishda quyidagicha yozishimiz mumkin:
(19.2)
Zaryadga ta’sir etuvchi magnit maydonning ta’sir kuchini o’ng parma qoidasiga asosan aniqlanadi. Agar parmaning dastasini dan ga qarab burasak, parmaning ilgarilanma harakat yo’nalishi, zaryadga ta’sir etuvchi kuchni aniqlaydi.
Lorens kuchi tezlikka tik yo’nalgan bo’lib, tezlik vektorining yo’nalishini o’zgartiradi va bu kuch ish bajarmaydi. Lorens kuchining bajargan ishi nolga teng, ya’ni zaryadning kinetik energiyasini o’zgartirmaydi. Agar zaryad bir vaqtning o’zida magnit va elektr maydonda harakat qilsa, natijaviy ta’sir etuvchi kuch:
(19.3)
ko’rinishga ega bo’ladi.
Agar magnit maydonda harakatlanuvchi zarrachaning tezligi yo’nalishi ga perpendikulyar bo’lsa, uning traektoriyasi aylanadan iborat, shu sababli Lorens kuchidan zaryadlangan zarachalarni tezlashtiruvchi asboblar (siklotron, fazatron, betatron va h.k.) yasashda keng foydalaniladi. Bundan tashqari Lorens kuchidan ossillograf, televizor va radiolokatsiya asboblarini elektron nur trubkalarini yaratishda keng foydalaniladi . Plazma.
Yuqori darajada ionlashgan, lekin kichik makroskopik xajmda elektroneytral bo’lgan gaz plazma deb ataladi. Plazmani ikki usul bilan xosil kilish mumkin.
Juda katta temperaturagacha kizdirilganda gaz molekulalari uzaro tuknashuvi tufayli ionlanish sodir buladi. Masalan: 1000 K temperaturda xar qanday jism plazma xolatida buladi.
Gazda elektr toki o’tishi jaraenida xam plazma xosil buladi.
Erning ionosferasidagi plazma kuyosh nurlanishi tufayli atmosfera gaz molekulalarining fotoionlashuvi natijasida vujudga keladi. SHuning uchun plazmaning bu turi gaz razryadli plazmadan farq qiladi.
Plazma zarrachalari, xuddi oddiy gaz molekulalariga uxshash betartib xarakatda buladi, lekin neytral molekulalardan tashqil topgan oddiy gazdan farqli ravishda plazma radioto’lqinlarni kaytaradi. CHunki plazma elektromagnit maydon bilan ta’sirlashadi.
Xozirgi vaktda plazmadan ikki yo’nalishda foydalanish ustida ish olib borilmokda.
1). Boshkariluvchi termoYadro reaktsiyalarida.
2). Magnitogidrodinamik generatorlarda.
11-Mavzu Metallar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklarda elektr o’tkazuvchanlikning haroratga bog’liqligi. O’ta o’tkazuvchanlik to’g’risida tushuncha. Termoelektron emissiya.
Dielektriklar oddiy sharoitda elektr tokini yaхshi o’tkazmaydi. Klassik fizikag asosan dielektriklardaerkin zaryad tashuvchilar mavjud emas. Dielektriklarga disterlangan shasha forfor slyuda va boshkalar kiradi. Dielektriklarning хamma molekulalari elektroneytraldir.
Agar dielektriklarni elektr maydonga kiritilsa unda tearlicha o’zgarish sodir bo’ladi. Bu o’zgarish sababini tushunish uchun atom va molekulalar tarkibida musbat zaryadlangan adro va manfiy zaryad-langan elekt ronlar mavjud ekanligini hisobga olish kerak. Elektronlar atom yoki molekulalarda juda katta tezlik bilan yadroga nisbatan uz хolatini uzluksiz o’zgartirib harakat qiladi. Shuning uchun хar bir elektronning tashqi zaryadga ta’siri хuddi u elektron biror nuqtada tinch turgandagi ta’siri kabu bo’ladi. Dielektrikning atom yoki molekulasidagi barcha musbat zaryadlar manfiy zaryadlarrga miqdor jiхatidan teng bo’ladi. Bu хolda molekulani elektroneytral sistema deb karash mumkin. Agar musbat zaryadlarning markazi bilan ustma-ust tushsa, molekulani qutbsiz, aksincha, zaryadlarning markazlari bir biridan l-masofada joylashgan bo’lsa, bunday molekulani qutbli molekula deyiladi. Tashqi elektr maydon ta’sir qilmaganda musbat va manfiy zaryadlarning ogirlik markazlari bitta nuqtada kelishi хam mumkin, yoki bir-biriga nisbatan siljigan bo’lishi хam mumkin. Agar siljigan bo’lsa molekula elektrodinamikaga ekvivalent bo’ladi va qutblangan deb ataladi. Qutblangan molekula хususiy elektr momenti R ga ega bo’ladi.
Tashqi maydon bulmagan paytda musbat va manfiy zaryadlarning ogirlik markazi bir joyga tushgan bo’lsa bunday molekulalar хususiy elektr momentiga ega bulmaydilar va qutblanmagan molekulalar deyiladi. Qutbsiz molekula elektr maydon ta’sir etmaguncha elektr momentiga ega bulmaydi. Lekin tashqi elektr maydoni ta’sirida qutbsiz molekula musbat zaryadlarining markazi esa maydonga qarama-qarshi yo’nalishda siljiydi. Demak, tashqi maydon ta’sirida molekula qutblanadi. Bu qutblanish elektron orbitalarini yadroga nisbatan siljishi (ya’ni deformatsiya) tufayli sodir ‘ulaetganligi uchun deformatsion qutblanish yoki elektron qutblanish deb ataladi.
Qutbsiz molekulalar H2, N2, O2 va boshkalarni misol qilib olish mumkin.
Qutbli molekulalardan iborat bo’lgan dielektrik elektr maydon ta’sirida bulmaguncha uning molekulalarining elektr momentlari tartibsiz yo’nalgan bo’ladi. Masalan N2O, spirtlar va хokazolar. Zaryadlarning ogirlik markazlari siljigan bo’lsa, u хolda molekula elektr dipolga o’хshaydi va qutbli molekula bo’ladi. Tashqi maydon bulmaganda bunday molekulalarning musbat va manfiy zaryadlarining ogirlik markazlari ustma-ust tushmaydi. Qutbli molekulalardan iborat dielektrikni tashqi elektr maydonga joylashtirilsa, tashqi maydon tomonidan qutbli molekulaga juft kuch ta’sir qiladi. Kuchlarning хar biri qE va -qE bo’lib, juft kuch momenitining kattaligi M=qEe sina=PeEsina bo’ladi. Re – dipolning elektr momenti. Yuqoridagi formulaning vektor ko’rinishi M=[ ReE] bo’ladi. R va E vektorlar burchakni da ga orttirish uchun elektr maydonda dipolga ta’sir qilayotgan kuchga qarshi ish bajarish lozim.
dA=Mda=PeEsina da
Bu ish dipolni maydonda potentsial energiyasini oshirishga sarflanadi.
dW=dA=Pesina da
Bu ifodani integrallaymiz.
W= - PeE
Agar dipol’ bir jinsli bo’lmagan maydonga joylashtirilsa, u хolda unga aylantiruvchi momentdan tashqari natijaviy kuch:
Pex, Pey va Pez lar Pe ning dekart koordinatalar sistemasidagi proektsiyalaridir.
Bir jinsli bo’lmagan maydonda dioplga aylantiruvchi momentdan tashqari kuch ta’sir kilganda dipol’ kuchlirok maydon tomonga tortilishi (burchak o’tkir) yoki bunday maydondan itarilishi mumkin (a burchak o’tmas). Tashqi maydon bo’lmasa qutbsiz molekulalarning dipol’ momentlari nolga teng bo’ladi.
Issiqlik harakati ta’sirida dipol’ elektr momentlari tartibsiz orientatsiyalangandir. SHuning uchun хar qanday makroskopik jismning DV хajmidagi moment nol’ bo’ladi.
D ielektrik molekulalarning (atom) tuzilishiga qarab qutblanish uch turli bo’ladi: orientatsion, elektronli va ionli. Orientatsion qutblanish qutbli dielektriklarda kuzatilmaydi. Qutbli molekulalarning dipol’ momentlari tashqi maydon ta’sirida orientatsiyalaydi. Elektronli (deformatsiyali) qutblanish qutbsiz dielektriklarda yuzaga keladi. Bunday dielektriklarda tashqi maydon ta’sirida induktsiyalangan dirol’ momenti bo’ladi.
Ion kristall panjaraga ega bo’lgan qattiq dielektriklarda ionli qutblanish yuzaga keladi. Kristallning ionlariga tashqi maydon ta’sir kilganda panjaralar bir-biriga nisbatan siljiydi, musbat ionlar E yo’nalishi bo’yicha, manfiylari qarama-qarshi tomonga siljiydi.
Qutblanish yoki dipol qutbla-nish deyiladi. Dielektrik-ning qutblanish darajasini qiymat sifatida birlik хajmdagi elektr momenti olinadi. Agar maydon yoki Dielektrik (yoki ikkalasi хam) bir jinsli bulmasa qutblanish darajasi turli nuqtalarda turlicha bo’ladi. Berilgan nuqtada qutblanishni хarakterlash uchun bu nuqtada fikran cheksiz kichik хajmni ajratamiz. Bu хajmda хam o’rtachalashtirish uchun etarli molekula bo’ladi, lekin undagi zichlik, temperatura va maydon kuchlanganligi o’zgarmas deyish mumkin. Bu хajmdagi molekulalar momentlarining yig’indisi topiladi (åDVPi) va quyidagi nisbat olinadi:
Bu R – Dielektrikning qutblanish vektori deyiladi, segnet elektriklardan tashqari хamma tipdagi dielektriklarda qutblanish vektori maydon kuchlanganligi bilan quyidagicha bog’langandir.
Bu erda χ - Dielektrik qabul qiluvchanlik deb ataladiva bu kattalik E ga bog’liq bulmaydi. R bilan E o’lchamlari bir хil bo’lgani uchun χ -o’lchamsiz kattalikdir. Bog’langan zaryadlarni erkin zaryadlardan farqi shundaki, ular molekulaning yoki atomning ta’sir doirasidan tashqariga chika olmaydi. Ularning kolgan хossalari boshqa barcha zaryadlarning хossalaridan farq kilmaydi. Agar dielektrikning ma’lum bir bulagini elektr maydonga joylashtirsak, dielektrikning qutblanishi natijasida dipollar maydon bo’ylab yo’naladi.
(4.1.2-rasm)
Dielektrik parchasining ichki katlamlarida maydon yo’nalishidagi kushni dipollarning qarama-qarshi zaryad bir-birini neytrallaydi, lekin chap va ung tomonda joylashgan manfiy va musbat zaryadlar bir-birini kompensatsiyalamaydi. Tashqi maydon kiradigan sifatida manfiy zaryadlar va chiqadigan kismida musbat zaryadlar vujudga keladi. Bular qutblanuvchi zaryadlardir. Bu zaryadlardir dielektrik molekulalari bilan bog’langandir. Ularni tashqariga chikarib bulmaydi. SHuning uchun хam ularni bog’langan zaryadlar deyiladi.
Bog’langan zaryadlarning sirt zichligi σ/ bo’lsin. Sirt yuzasi DS Dielektrik uzunligi DL bo’lsa, u хolda uning eletkr momenti σ/·DL·DS bo’lib, хajmi DL·DS bo’ladi. U хolda qutblarning vektoridan foydalanib q/=p·DS ni topish mumkin. Bu bog’langan zaryadlar miqdorini beradi.
Dielektrik ichida olingan iхtieriy yopik sirt orqali qutblanish vektorining oqimi shu sirt bilan chegaralangan хajmdagi bog’langan bog’langan zaryadlar algebraik yig’indisining teskari ishorasi bilan olingan qiymatiga tengdir:
Dielektriklardagi elektr maydoni erkin va bog’langan zaryadlar tufayli vujudga keladi. Erkin zaryadlar tufayli vujudga keladigan elektr maydon kuchlanganligini E0 bilan, bog’langan zaryadlar tufayli vujudga keladigan elektr maydoni kuchlanganligini E/ bilan belgilasak, Dielektrikdagi natijaviy elektr maydon kuchlanganligi bo’ladi.
Dielektrikdagi eletkr maydon kuchlanganligi vektori uchun Gauss teoremasini qo’llayotganda iхtieriy S berk sirt ichidagi erkin va bog’langan zaryadlarning algebraik yig’indisini olish kerak, ya’ni:
yoki bu ifodani quyidagicha хam ezish mumkin,
Bu ifodani (4.1.3) ifodaga хadma-хad kushamiz:
Integral ostidagi kavs ichidagi ifodani D bilan belgilaymiz.
D- elektr induktsiya (elektr siljish) vektori deb ataladi.
D vektoning yo’nalishi E va R vektorlarning yo’nalishi bilan bir хildir.
Bu kattalikdan foydalanib yuqoridagi ifodani quyidagi ko’rinishda yozamiz:
Agar erkin zaryadlar yopik sirt chida хajm zichligi R bilan uzluksiz taksimlangan bo’lsa yuqoridagi ifoda quyidagi ko’rinishga keladi:
Bu ifodalar (4.2.5) va (4.2.6) elektr induktsiya vektori uchun Gauss teoremasini bo’lib quyidagicha ta’riflanadi:
Elektr induktsiya vektorining iхtieriy epik sirt orqali oqimi shu sirt ichida joylashgan erkin zaryadlarning algebraik yig’indisiga teng. Demak, elektr induktsiyasi faqat erkin zaryadlar tufayli vujudga keladigan elektr maydonni ifodalaydi.
(4.1.2) ni hisobga olib (4.2.4) ifodani yozamiz.
Bu ifodadagi 1+χe=ε - muhitning nisbiy dielektrik kirituvchanligi yoki dielektrik kirituvchanlik deb ataladi.
Х kabi å хam o’lchamsiz kattalik å ning qiymati turlicha lekin birdan katta, faqat vakuumda E=1 chunki χ=0 natijada vakuum uchun elektr siljish: D=ε0E ko’rinishga keladi.
Elektr siljish vektori oqimining birligi kulon (K) orqali belgilanadi. 1 Kulonga teng zaryad uzini urab turgan sirt orqali 1 K ga teng siljish oqimini yuzaga keltiriladi.
Yuqoridagi ifodalarni etiborga olsak: хosil bo’ladi. Demak, muhitning Dielektrik kirituvchanligi E, elektr maydonga kiritilgan Dielektrikdagi maydon vakuumdagi maydon kuchlanganligiga nisbatan necha marta susayishini ifodalaydi.
12-MAVZU: Elektromagnit to’lqinlar shkalasi. Yorug’likni tavsiflovchi kattaliklar va ularning birliklari. Yorug’lik interferentsiyasi. Kogerent to’lqinlar. Yorug’likning yupqa plastinkalardan qaytishdagi interferentsiyasi. Interferentsiya asboblari va ularni kimyoda qo’llanilishi. Yorug’lik difraktsiyasi.
Ma’lumki, jismlarga yorug’lik nuri tushganda ular ko’zga ko’rinadilar. Bu yorug’lik nurlarini yorug’lik manbalari sochadi. Qizigan metall va ko’mir, gaz alangalarini yorug’lik manbalari sifatida qarash mumkin. YOrug’lik elektr razryadlar jarayonida ham sochiladi, shuningdek ko’p moddalar yorug’lik, rentgen va boshqa nurlar ta’sirida lyuminessensiya sababli nurlanadilar.
Yorug’lik chiqarish jarayonini o’rganish shuni ko’rsatdiki, yorug’likni elementar manbalari - atomlar, molekulalar va elektronlardir. Agar atom yoki molekulaga ma’lum energiya berilsa, u uyg’ongan holatga o’tadi va bunday atom yoki molekula ma’lum chastotali yorug’lik to’lqinini chiqarish qobiliyatiga ega bo’lib qoladi. Atom yoki molekulani uyg’onish darajasiga qarab u har xil chastotali yorug’lik to’lqinini chiqaradi. SHu sababli atom va molekulaning nur sochish sohasi infraqizil, ko’zga ko’rinadigan va ultrabinafsha sohada yotadi. SHuninng uchun keng ma’noda yorug’lik infraqizil, ko’zga ko’rinadigan va ultrabinafsha nurlar to’plamidir. Bu nurlanishlarning tabiatini o’rganadigan fanga optika deyiladi va nurlanishlar spektriga optik spektr deyiladi.
Optikaning rivojlanish jarayonida yorug’lik tabiati haqida ikki qarama-qarshi nazariya vujudga kelgan. Birinchi nazariyaga ko’ra, yorug’lik tabiati to’lqin xarakterga ega. Bu sohada birinchi bo’lib Robert Guk, Xristian Gyuygens, Tomas YUng, Arago, Koshi, Frenel kabi olimlar ko’plab ish qildilar. Keyinchalik ularning ishlari ingliz olimi Maksvell tomonidan ishlab chikilgan elektromagnit nazariyaga asos bo’ldi va yorug’likning elektromagnit nazariyasi yaratildi. Bu nazariyaga ko’ra yorug’lik to’lqinlari ko’ndalang to’lqinlar bo’lib, elektr vektori va yorug’likning tarqalish tezligi s o’zaro perpendikulyardir. YOrug’likning to’lqin nazariyasi asosida yorug’lik interferensiyasi, yorug’lik difraksiyasi, yorug’likning qutblanishi bilan bog’langan barcha hodisalar to’g’ri tushuntiriladi.
Yorug’likning to’lqin nazariyasi bilan bir qatorda yorug’likning kvant nazariyasi ham rivojlandi. Bu sohada I.Nyutonning g’oyalari va ishlari katta ahamiyatga ega. I.Nyuton o’zi kuzatgan yorug’lik dispersiyasi va boshqa hodisalarni tushuntirishda yorug’lik juda kichik zarralar — korpuskulalar oqimidan iborat degan g’oya asosida tushuntirgan edi. Bu nazariya keyinchalik yanada rivojlantirildi va u asosda XX asrda yorug’likning foton yoki kvant nazariyasi yaratildi. Bu nazariyaga ko’ra yorug’lik elementar zarralar — fotonlar oqimidan iborat deb qaraldi, absolyut qopa jism qonunlari fotoeffekt, Kompton effekti shu nazariya asosida tushuntirildi. YOrug’likning foton nazariyasi kvant mexanikasi asosida vujudga keldi. SHu sababli yorug’likni foton nazariyasi yana yorug’likning kvant nazariyasi deb ham ataladi.
Oddiy sharoitlarda fazoda bir vaqtning o’zida juda ko’plab yorug’lik to’lqinlari tarqaladi. Bu to’lqinlar har xil manbalardan chiqayotgan yoki har xil predmetlar yuzalaridan qaytayotgan va sochilayotgan bo’lishi mumkin. Kundalik hayotdagi tajribalardan bilamizki, juda ko’plab tarqalayotgan yorug’lik to’lqinlari bir-biriga xalaqit bermay fazoda tarqaladi, shu sababli biz predmetlarni ko’rganda ularni o’zini bo’zilmagan holda ko’ramiz. YOrug’lik to’lqinlarini bunday tarqalishiga sabab sho’ki, yorug’lik elektromagnit to’lqinlarning muhitga ta’siri shu muhitda boshqa elektr va magnit maydonlarning borligidan qat’iy nazar ro’y beradi. Bundan har xil elektromagnit to’lqinlarning elektr va magnit maydonlari bo’shlikda tarqalganda o’zlarini kuchlanganliklarini, harakat yo’nalishini va boshqa xarakteristikalarini o’zgartirmaydilar degan xulosaga kelamiz. Bu xaqikatda shunday ro’y beradi. Buni superpozitsiya prinsipi deb ataladi. Superpozitsiya prinsipi bajarilganda fazoda bir vaqtda tarqalayotgan elektromagnit to’lqinlarning ye va N kuchlanganliklari o’zaro algebraik ravishda qo’shiladilar, lekin ikki yorug’lik to’lqinining tebranishlarining fazalar ayirmasi vaqt bo’yicha o’zgarmas bo’lsa, bu prinsip bajarilmaydi. Bu to’lqinlarni kogerent to’lqinlar deyiladi. Kogerent to’lqinlar qo’shilganda fazoning bir qismida yorug’likni kuchayishi ya’ni maksimumi, boshqa qismlarida yorug’likni susayishi, ya’ni minimumi kuzatiladi. Bunday hodisaga yorug’lik to’lqinlarining interferensiyasi deyiladi. YOrug’lik interferensiyasi faqat kogerent yorug’lik to’lqinlari qo’shilganda ro’y beradi.
Kogerent to’lqinlarni kogerent manbalar sochadi. Ammo tabiatdagi barcha yorug’lik manbalari o’zaro kogerent bo’lmaydi. SHu sababli birinchi marta yorug’lik interferensiyasini kuzatish uchun sun’iy usuldan foydalanganlar, ya’ni bir manbadan chiqayotgan yorug’likni ko’zgu, linza yordamida yoki boshqa usulda ikkiga ajratib, so’ng uchrattirganlar. Bunday usuldan Frenel, YUng, Lloyf, Bete, R. Pol kabi olimlar foydalanganlar. Misol tariqasida YUng sxemasini ko’ramiz. T.YUng bir tirqishdan tarqalayotgan yorug’lik yo’liga ikki tirqishli to’siq qo’ydi. Natijada to’siqdan so’ng yorug’lik ikki mustaqil dasta sifatida tarqaladi. Bu ikki yorug’lik bir manbadan chiqayotgan bo’lgani uchun o’zaro kogerent bo’ladi va ekranda interferensiya maksimumlari va minimumlari kuzatiladi. Agar ekranda uchrashayotgan ikki kogerent yorug’lik to’lqinlarining optikaviy yo’llari farqi juft sonli to’lqin o’zunligiga teng bo’lsa
(2.1)
interferensiya maksimumi kuzatiladi. Yozilgan (2.1) shart interferensiya maksimumlari sharti deyiladi. Agar ekranda uchrashayotgan ikki kogerent yorug’lik to’lqinlarining optikaviy yo’llari farqi toq sonli to’lqin o’zunligiga teng bo’lsa
(2.2)
interferensiya minimumlari kuzatiladi. YOzilgan (2.2) ifoda interferensiya minimumlari sharti deyiladi.
Interferensiya hodisasini hayotda biz uchratib turamiz. Masalan, suv yuzidagi yupqa yog’ yoki moy qatlamlariga yorug’lik tushganda ularning tovlanishini ko’ramiz. Bu hodisaga optikada yupka plastinkalar rangi deb
nom berilgan. Bunday rangli tovlanishlar sovun pufaklarida juda yupqa neft pardalarida, eski shisha yoki metallar sirtida ham kuzatiladi. Agar yupqa shaffof plyonkani yoritsak, unda ham shunday hodisani ko’ramiz. Buning sababi shundaki, yorug’lik yupqa plastinkaning ikki sirtidan qaytganda yorug’lik to’lqini ikki kogerent dastani vujudga keltiradi. Bu dastalar o’zaro uchrashib interferensiyani beradi. Bunda hosil bo’lgan interferension manzaralar lokallangan manzaralar deyiladi. CHunki ular faqat parda sirtiga yaqin sohada kuzatiladi. Interferensiya hodisasi aniq o’lchashlarda, fizik tajribalarda, sanoatda, texnikada va yana juda ko’p sohalarda keng qo’llaniladi. Interferensiya hodisasiga asoslanib ishlovchi maxsus optik asboblar - interferometrlar yasalgan.
13-MAVZU Golografiya to’g’risida tushuncha. Yorug’likning qutblanishi. Yorug’likning qaytishda va sinishda qutblanishi. Yorug’likning yutilishi va dispersiya. Buger qonuni. Dispersiyaning elementar
Yorug’likni fazoda tarqalishini kuzatib yorug’lik to’g’ri chiziq bo’ylab tarqaladi degan xulosaga kelamiz. Hakikatdan ham, biror teshikdan yorug’lik o’tsa, u uzun nur konusini hosil qiladi. Agar shu teshikni yana kichraytirsak, u holda yorug’lik teshikdan sfera bo’ylab tarqaluvchan bo’ladi. Bu hodisani birinchi bo’lib italyan olimi Grimaldi kuzatgan va uni yorug’lik difraksiyasi deb atagan. Umuman, yorug’lik difraksiyasi deb yorug’likni tor teshiklardan va to’siq chetidan o’tganda to’g’ri chiziqli tarqalishining bo’zilishiga aytiladi. Gyuygens yorug’likni tarqalish jarayonini tushuntirish uchun bir prinsipni bayon etdi. Bu prinsipni ma’nosi shunday: yorug’lik to’lqini kelib tebratgan har bir nuqta o’z navbatida manba bo’lib elementar yorug’lik to’lqinlarini tarqatadi. Gyuygens prinsipini kamchiligi shundaki, elementar to’lqinlarni qo’shganda ularni fazalarini hisobga olmaydi, holbuki bu to’lqinlarning fazalari har xil bo’ladi. Bu kamchilikni Frenel to’ldirdi va elementar to’lqinlarni fazalarini hisobga oldi. Natijada Gyuygens-Frenel prinsipi vujudga keldi, uni ma’nosi shunday: chegaralangan yorug’lik to’lqinlari fronti tarqalganda hamma nuqtalardan chiqayotgan elementar to’lqinlar interferensiya natijasida bir-biri bilan qo’shilishib ketgan fazoning qismida qorong’ulik kuzatiladi.
Frenel yorug’lik difraksiyasini tushuntirish uchun o’tayotgan to’lqin frontini elementar to’lqinlar manbai bo’lgan zonalarga ajratdi va ularning biror nuqtadagi ta’sirini ko’rib chiqdi. Optikada bu zonalarni Frenel zonalari deb ataladi. Frenel shu usul bilan yorug’likni to’g’ri chiziq bo’ylab tarqalishini ham tushuntirdi. Difraksion hodisalar o’z xarakteriga qarab ikki sinfga bo’linadi. Birinchi sinfga kuzatuvchi nuqta ekran ( to’siq )dan ma’lum masofada joylashgan holdagi difraksion hodisalar kiradi. Bu xil difraksion hodisalar birinchi marta Frenel tomonidan o’rganilgan bo’lgani uchun Frenel difraksiyasi deyiladi. Ikkinchi sinfga ekran (to’siq) kuzatuvchi nuqtadan cheksiz masofada bo’lgan hol, ya’ni parallel nurlardagi difraksion hodisalar kiradi. Bu xil difraksion hodisalarni birinchi marta Fraungofer o’rgangan. SHu sababli bunday difraksiyalarni Fraungofer difraksiyasi deyiladi.
Frenel difraksiyasini doiraviy teshikdan yorug’lik o’tganda ko’ramiz. Doiraviy teshikni Frenel zonalariga bo’lamiz. Masalan, doiraviy teshikda 3 ta zona joylashgan. A nuqtada difraksion manzarani kuzatamiz. Bunda umumiy qoida shunday: agar doiraviy teshikda juft zonalar joylashsa, A nuqtada ( markazda ) qorong’ulik bo’ladi. Agar doiraviy teshikda toq zonalar joylashsa, A nuqtada ( markazda ) yorug’lik bo’ladi. Biz ko’rayotgan holda doiraviy teshikda 3ta zona joylashgani uchun A nuqtada yorug’lik bo’ladi.
Difraksiya hodisasiga asoslanib maxsus asboblar yasalgan. SHunday qurilmalardan birini difraksion panjara deyiladi. Difraksion panjara deb, bir-biridan teng masofalarda turgan ko’p tirqishlardan tuzilgan asbobga aytiladi. Difraksion panjaradagi parallel joylashgan tirqishlardan yorug’lik o’tganda Fraungofer difraksiyasi kuzatiladi. Difraksion panjaradagi bitta tirqishning eni b bo’lsa, ikki tirqish orasidagi to’siq eni a bo’lsa, ularning yig’indisiga difraksion panjara doimiysi yoki davri d deyiladi. Tirqishlar soni N va panjara doimiysi d o’zaro shunday bog’langan:
(3.1)
Ikki qo’shni tirqishdan o’tgan yorug’lik to’lqinlarining o’zaro yo’l farqi
(3.2)
ga teng bo’lib, bu yerda - difraksiya burchagi .
Difraksion panjara uchun yorug’likning kuchayishi, ya’ni maksimum sharti quyidagicha bo’ladi:
( ) (3.3)
Difraksion panjara uchun minimumlar sharti :
( ) (3.4)
(3.3) va (3.4) ifodalardagi lar mos ravishda maksimum va minimumlar tartibi. Difraksion panjara hosil qilgan manzarada yana qo’shimcha minimumlar va ular orasida ikkilamchi maksimumlar ham kuzatiladi.
Yorug’likning elektromagnit nazariyasiga ko’ra yorug’lik to’lqinlari ko’ndalang to’lqinlardir. SHu sababli yorug’lik to’lqinining elektr va magnit vektorlari nur yo’nalishiga nisbatan har xil orientatsiyada bo’lishi mumkin. Optikada bunday yorug’likni tabiiy yorug’lik deyiladi. Lekin yorug’lik to’lqinida tebranishlar yo’nalishi biror tarzda tartiblangan bo’lishi ham mumkin. Bunday yorug’likni qutblangan yorug’lik deyiladi. Agar yorug’lik vektorining tebranishlari faqat bitta tekislikda yuz berayotgan bo’lsa, bunday yorug’likni yassi yorug’lik deb ataladi. Bunda vektor tebranadigan tekislikni tebranish tekisligi deyiladi. Unga tik bo’lgan vektor tebranadigan tekislikka qutblanish tekisligi deyiladi. YAssi qutblangan yorug’likni tabiiy yorug’likdan qutblagich yoki polyarizatorlar deb ataluvchi asboblar yordamida hosil kilinadi. Qutblagichga, ya’ni polyarizatorga misol qilib maxsus qirqilgan turmalin kristalini ko’rsatish mumkin. Hosil kilingan qutblangan yorug’likni analizatorlar deb ataluvchi asboblar yordamida tekshiriladi.
Ikki qutblovchi asbobdan o’tgan yorug’lik intensivligi J, shu asboblar tekisliklari orasidagi burchakning kosinusi kvadratiga proporsional bo’ladi:
. (4.1)
Bu qonunni Malyus qonuni deyiladi.
Tajribalar shuni ko’rsatadiki, yorug’lik qaytganda va singanda ham qutblanar ekan. YOrug’lik qaytganda shunday burchak bor-ki, uning uchun
(4.2)
bajarilsa, qaytgan yorug’lik to’la qutblangan bo’ladi. Bu ifodada ikki muhitning nisbiy sindirish ko’rsatkichi. Bu qonunni Bryuster qonuni deyiladi. To’liq qutblanish burchagida qaytgan va singan nurlar o’zaro to’g’ri burchak tashqil etadilar.
Bryuster qonuni elektr tokini o’tkazuvchi metallardan yorug’lik nur qaytganda bajarilmaydi. Bu qonun yorug’lik dielektriklardan qaytgandagina bajariladi.
Yorug’lik to’lqinlari tarqalganda Poyting vektori yo’nalishi bo’yicha tarqaladi. Bu yo’nalishni odatda yorug’lik nuri deb ataladi. SHu yorug’lik nuri haqidagi tushunchaga asoslanib ko’p optik hodisalarni ko’rib chiqish mumkin. Optikaning bu tushunchaga asoslangan bo’limi geometrik optika deyiladi. Geometrik optika prinsiplari asosida linzalar, ko’zgulardan to’zilgan optik asboblarda nurning yo’li matematik ravishda hisoblanadi. Misol sifatida yupqa linzada tasvirni yasash va uni fokus masofasini keltiramiz:
(5.1)
bu yerda F – fokus masofasi, a1 va a2 – optik markazdan buyumgacha va tasvirgacha bo’lgan masofalar.
Linzalar uchun linzaning optik kuchi D tushunchasi kiirtilgan. Linzaning optik kuchi (havoda)
|