Işığın səpələnməsi - Mühazirəçi: f r. e n., dosent Q. Ü. Ağayev Ədəbiyyat: Ağayev Q.Ü., Cəfərov M. B. Fizika kursu. Bakı, 2016

Işığın səpələnməsi
Bircins mühitdə işıq düz xətt boyunca, iki mühit sərhədində isə sınma qanununa uyğun olaraq yayılır, başqa sözlə desək, işığın səpilməsi baş verir.
Optik bircins mühitdə işıq bu mühitin molekullarını məcburi rəqs etdirir və elektronlar ikinci koherent dalğa buraxır. Belə mühitdə molekullar bərabər paylandığından işığın səpilməsi baş vermir. Işığın yayılma istiqamətindən başqa bütün istiqamətlərdə bu ikinci dalğalar interferensiya nəticəsində qarşılıqlı olaraq bir-birini söndürür.
Optik qeyri-bircins mühitdə sındırma əmsalı sabit olmayıb, mühitin hər bir nöqtəsində dəyişir. Belə mühitdə elektronların buraxdığı ikinci dalğalar koherent olmur və nəticədə işığın səpilməsi baş verir.
Ikinci dalğalar ona gərə koherent olmurlar ki, bu dalğalar bir biri ilə əlaqəsi olmayan və mühitdə istilik hərəkəti sayəsində xaotik yerləşən bircins olmayan zərrəciklərdən səpilir. Bircins olmayan zərrəciklər tərəfindən buraxılan ikinci dalğalar arasında olan yollar fərqi də xaotik dəyişir.
Aşağdakı səpilmə növlərini nəzərdən keçirək:
işıq kiçik zərrəciklərdən ibarət qeyri bircins mühitdən keçdikdə səpilir. Kəskin qeyri bircinsliyi olan mühitə bulanlıq mühit deyirlər (tüstü, duman , suspenziya mayedə üzən bərk zərrəciklər, emulsiya- həll olunmayan mayenin damcılarının digər mayedə qarışığı, sədəf, opal, südlü şüşə və.s. kimi bərk cisimlər). Bulanlıq mühitdə işığın səpilməsi Tindal effekti adlanır. Işıq dalğarı mühitin qeyri bircinsliklərində difraksiya edərək bütün istiqamətlərdə təxminən eyni intensivlikli difraksiya mənzərəsi yaradır (səpilir).
işıq kimyəvi bircins olan mühitdədə (təmiz qazda) səpilir. Belə səpilmə molekulyar səpilmə adlanır. Belə mühitdə işığın səpilməsi səbəbi, mühitin sıxlığının xaotik hərəkət nəticəsində olan fluktuasiyasıdır (təsadüfi dəyişmə). Səpilən işığın intensivliyi düşən işığın dalğa uzunluğundan asılıdır. qədər olarsa molekulyar səpilmə olur. Bu Reley qanunudur: . Burada - molekulların konsentrasiyası, - sındırma əmsalıdır. Bu qanuna görə göy işıq qirmızı işığa nisbətən 16 gəfə çox səpilir. Atmosferdə qısa dalğaların daha çox səpilməsi səmanın göy-mavi rəngdə olmasına səbəbdir. Səhər və axşam günəşin şüaları çox qalın hava təbəqəsindən keçir və qısa dalğalar uzun yolda udulur, uzun dalğalar isə (qırmızı, narıncı, sarı) udulmur və Gunəşlə səma sarı-qırmızı rəngdə olur. olarsa olur.
İşığın diffuzion səpilməsi. olarsa olur. a- səthin nahamarlıqlarının ölçüsüdür. Diffuziya səpilməsində güzgü səpilmədən fərqli olaraq işıq hər tərəfə səpilir. Güzgü səpilmədə
Işığın udulması
Cisim daxilindən keçən işıq dalğaları elektronların rəqsinə səbəb olur. Enerjinin bir hissəsində bu rəqs enerjisinə çevrilir. Rəqs edən bu elektronlar yenidən ikinci elektromaqnit dalğaları yaradır. Buna görə işığın maddədən keçməsi zamanı onun intensivliyi işığın uduması nəticəsində azalır.
Müxtəlif dalğa uzunluğu işığın udulması da müxtəlif olur. Buna görə əksər əhatə cisimlərin öz rəngi var.
Fərz edək ki, qalınlıqlı cismə düşən işığın intensivliyi , çıxan işığın intensivliyi olmuşdur. Cisim kiçik qalınlığında işığın intensivliyi azalması: .
Burada maddənin növündən və -dan asılı olan udma əmsalıdır.Intensivliyin tam dəyişməsini tapaq:
- bu düstur Buger-Lambert qanunu adlanır.
1852-ci ildə Ber göstərmişdir ki, şəffaf məhlullar üçün: bərabərdir. Burada - mütənasiblik əmsalı, C- məhlulun qatılığıdır.
C kiçik olanda olur.C böyük olanda məhlula qatılan maddənin molekullarının növündən asılıdır.
Məhlullar tərəfindən işığın udulması Buger-Lambert-Ber qanununa tabedir
.
Işığın təzyiqi
Işığın müəyyən səthə təsir göstərməsi ideyasını Kepler söyləmişdir. Kepler komet quyruğunun əmələ gəlməsi və onun Günəşdən əks tərəfə böyüməsinə əsasən bu fikrə gəlmişdir. Məlumdur ki, işıq həm dalğa, həm də kvant xassəsinə malikdir. Işığın təbiətinə malik olan nəzəriyyələrə əsasən onun təzyiqini izah edək.
Maksvel işığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə əsaslanaraq onun düşdüyü səthə təzyiq göstərəcəyini söyləmişdir. Lakin o zaman o fikri təsdiq edən təcrübi faktlar yox idi.
Işığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə görə, onun səthə təzyiq etməsini keyfiyyətcə belə izah etmək olar. Paralel işıq dəstəsinin verilmiş səthə normal istiqamətdə düşərsə, işıq eninə dalğa olduğundan, onun vektoru və elektrik vektoru bu səth üzərində yerləşdirəcəkdir. Elektrik vektoru təsirindən sərbəst elektronlar onun əksinə yerdəyişmə edərək cərəyan sıxlığı yaradırlar. Işığın maqnit vektoru tərəfindən bu cərəyana Amper qüvvəsi () təsir edəcəkdir ki, o da səthin daxilində doğru perpendikulyar itiqamətdə yönəlmiş olur. (). Buna görə də, işıq səthə təzyiq göstərir. Maksvel nəzəri olaraq bu təzyiqin qiyməti üçün aşağdakı ifadəni almışdır:
(1).
Burada - düşən elektromaqnit dalğasının enerjinin həcmi sıxlığı, - əksolma əmsalı və - dalğanın düşmə bucağıdır.
Güzgü səth üçün () udan səth üçün
Işığın təzyiqini kvant nəzəriyyəsinə əsasən izah edək.
Əvvəlcə fotonun bəzi xassələri ilə tanış olaq. Foton-işıq kvantına deyilir. Foton başqa zərrəciklər kimi kütləyə, enerjiyə və impulsa malikdir.
Fotonun enerjisi: , kütləsi isə: -dir.
Foton işıq sürəti ilə (c) hərəkət edir, sükunət kütləsi yoxdur.
dən olanda alırıq.
Amma fotonun kütləsi sonsuz deyil, bu olanda mümkündür.
Fotonun impulsu:
Fotonun impulsa malik olduğundan hər-hansı cisimlə toqquşduqda onun impulsu dəyişir. Cismin vahid səthinə, vahid zamanda düşən impulsların cəmi təzyiqə bərabərdir.
Deməli işığın təzyiqinə səbəb, kvant təsəvvürünə əsasən fotonun impulsuna malik olmasıdır.
Vahid zamanda vahid səthə düşən fotonların sayı N olarsa və fotonların hamısı udularsa təzyiq olar. Əgər fotonların hamısı əks olunarsa təziq iki dəfə çox .
Əgər əks olunan fotonların qismi (- əks olma əmsalıdır) olarsa, udulan fotonların qismi (1- ) olar. Onda təzyiq bərabər olar:
Burada (n- konsentrasiya) olduğundan:
(1)
- vahid həcmdəki fotonların enerjisi və ya enerji sıxlığıdır.
Maksvelin elektromaqnit nəzəriyyəsinin düzgünlüyünün təsdiqi üçün işığın təzyiqinin təcrübi təyininin böyük əhəmiyyəti vardır.
Ilk dəfə 1900-cü ildə P.İ.Lebedev təcrübi olaraq işığın təzyiqini təyin etmişdir. Bu təcrübə belədir. Daxilində havası seyrədilmiş balonun içərisində nazik məftildən yüngül lövhələr asılmışdır. Lövhələrin birinin səthi qaraldılmış, digərininki isə parıldayan (güzgü) halda saxlanılmışdır. Lövhələr üzərinə növbə ilə işıq salmaqla onları asıldıqları nazik məftil ətrafında fırlanma hərəkətinə gətirirlər. Güzgüdən əks olan şüalar vasitəsi ilə məftilin burulma dərəcəsini təyin etməklə işığın lövhələrə təzyiqi hesablanırdı.
Təcrübələrin nəticələri belədir:
Güzgülü lövhəyə təzyiq hisli lövhəyə olan təzyiqdən iki dəfə böyükdür.
Təyin olunan təzyiq qiyməti 20% dəqiqliklə Maksvelin nəzəri hesabladığı təzyiqlə üst-üstə düşür.
Işıq təzyiqi çox kiçikdir:
|