9-mavzu: Issiqlik nurlanishining kvant xarakteri. Plank formulasi. Tashqi fotoeffekt. Moddaning to‘lqin xususiyatlari. Noaniqlik qoidasi

9-mavzu:
Issiqlik nurlanishining kvant xarakteri. Plank formulasi. Tashqi fotoeffekt. Moddaning to‘lqin xususiyatlari. Noaniqlik qoidasi

Reja:

1. 
   Issiqlik nurlanishi qonunlari
   
2. 
   Fotoeffekt effekti
   
3. 
   Kompton effekti
   
4. 
   De-Broyl gipotezasi
   
5. 
   Zarralar to‘lqin xususiyatlari
   
6. 
   Noaniqlik qoidasi
   

Xulosa

Manba tomonidan nurlangan yorug‘lik o‘zi bilan energiya olib ketadi. Nurlanishlar turli xil bo‘ladi. Masalan: oksidlanayotgan fosforning nurlanishi, gazlarda elektr toki o‘tishi jarayonida vujudga keladigan nurlanish, qattiq jismlarni elektronlar bilan bombordimon qilish jarayonida vujudga keladigan nurlanish, qizdirilgan jismlarning nurlanishi, ya’ni issiqlik nurlanishi. Bu nurlanishlar bir-birlaridan o‘zlarining vujudga kelish jarayoni bilan farq qiladi. Lekin har qanday nurlanishda ham energiyaning biron turi nurlanish energiyasiga aylanadi. Agarda jismga energiya qizdirish yo‘li bilan uzatilsa, jism nurlanishi issiqlik yoki temperaturaviy nurlanish deyiladi. Nurlanishning bunday turi XIX asrning oxirida boshqa lyuminessensiya kabi turiga nisbatan boshqacha qiziqish o‘yg‘otdi. Issiqlik nurlanishi qizdirilgan jism bilan termodinamik muvozanat holatida bo‘lishi mumkin. Fiziklar jismlarning issiqlik nurlanish qonunlarini o‘rganish bilan termodinamika va optika o‘rtasida ko‘prik o‘rnatishga ishongan edi. Agar har xil temperaturali jismlarni ko‘zgusimon qaytaruvchi devorlar bilan o‘ralgan yopiq idishga solib kuzatishsa, vaqt o‘tishi bilan termodinamik muvozanatga kelishi, ya’ni barcha jismlar bir xil temperaturaga ega bo‘lishi eksperimentda aniqlandi. Jismlar chiqarayotgan va yutayotgan nur orqali energiya almashinishi sodir bo‘lar ekan. Muvozanat holatida har bir jismning energiya chiqarish va yutish jarayonlari bir-birini o‘rtacha kompensatsiyalaydi. Jismlar aro fazoda energiya zichligi aniq bir qiymatga erishadi. Ma’lum bir temperaturali termodinamik muvozanatda bo‘lgan bunday jismlarning nurlanishi muvozanat yoki qora nurlanish deb ataladi. Muvozanat nurlanish energiya zichligi va uning spektral tarkibi faqat jism temperaturasiga bog‘liq bo‘ladi.

Bu nurlanish absolyut noldan farqli hamma temperaturada jismlarda kuzatiladi va temperaturaga kuchli bog‘liq bo‘ladi. Agar nurlanish oqimi Ф biror yassi parallel plastinkaga tushayotgan bo‘lsa. Bu oqim qisman qaytadi Ф_қ, qisman jismda yutiladi Ф_ют va qisman o‘tadi Ф_ўт.

Bu tenglikni ikkala tomonini Ф ga taqsimlasak:
,
bundan quyidagini yozish mumkin: .
jismning nur qaytarish qobiliyati,
jismning nur yutish qobiliyati;
jismning nur o‘tkazish qobiliyati.
Nisbatan qalinroq jismda D=0 bo‘ladi, unda . Shuning uchun Т temperaturali jismning л to‘lqin uzunlikli nur qaytarish qobiliyatini va nur yutish qobiliyatini q bo‘ladi. Umuman, r_l,Т, а_l,Т lar 0 dan 1 gacha bo‘lgan intervalda o‘zgarishi mumkin. Ikki xususiy holni ko‘raylik.

• 
  bo‘lsin, ya’ni jismga tushayotgan nur to‘la qaytsin. Bunday jism absolyut oq jism deyiladi.
  
• 
  r_l,Т = 0, а_l,Т = 1, ya’ni jismga tushayotgan nur to‘la yutilsin, bunday jism absolyut qora jism deyiladi.
  

Jismning nur yutish va qaytarish qobiliyatidan tashqari yana bir harakteristikasi mavjud, u T temperaturadagi jismning birlik sirtidan birlik vaqtda nurlanayotgan elektromagnit to‘lqinlarning energiyasini ifodalaydi. Bu kattalikni T temperaturadagi jismning nur chiqarish r_Т qobiliyati deb ataydi. r, а -lar o‘lchamsiz kattalik, r_Т esa Vt/m² larda o‘lchanadi.
Jismlar bilan ular solingan yopiq idish o‘rtasida muvozanat bo‘lishi uchun har bir jism qancha energiya chiqargan bo‘lsa u shuncha energiya yutishi kerak bo‘ladi. Bu issiqlik nurlanishining eng muhim qonuniyatlaridan biridir. Bundan ko‘rinadiki, ma’lum bir temperaturali absolyut qora jism vaqt birligida birlik yuzasidan chiqargan nur energiyasi boshqa har qanday jism chiqargan nur energiyasidan ko‘p bo‘ladi. Absolyut oq jism ham, absolyut qora jism ham tabiatda bo‘lmaydi. Har qanday jism nurlanishning bir qismini yutsa, qolgan qismini qaytaradi. Ularning farqi shundaki, ba’zi jismlar nurlanishning ko‘proq qismini yutsa, ba’zilari esa kamroq qismini yutadi. Odatda, o‘zining xususiyatlari bilan absolyut qora jismdan kam farq qiladigan modeldan foydalaniladi. Kichik tirqishli berk kovak idish bunday jismning yaxshi modeli hisoblanadi. (11.1-rasm).

11.1–rasm. Absolyut qora jism modeli