|
Krixgof qonuni. Har qanday jismning muayyan temperaturadagi to‘la nur chiqarish va nur yutish qobiliyatlarining nisbati o‘zgarmas kattalik bo‘lib, u ayni temperaturadagi absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatiga teng.
(11.1)
Bu Krixgofning integral qonunidir.
RT - absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyati. Krixgofning differensial qonunini quyidagicha yozish mumkin.
(11.2)
Ixtiyoriy jismning nur chiqarish va nur yutish qobiliyatlarining nisbati bu jismning tabiatiga bog‘liq bo‘lmay, barcha jismlar uchun to‘lqin uzunligi va temperaturaning universal funksiyasidir, u absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatiga tengdir. Yuqoridagi ifodalardan:
Demak ixtiyoriy jismning nur chiqarish qobiliyati shu jismning nur yutish qobiliyati bilan absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatining ko‘paytmasiga tengdir.
XIX asrning 90 yillari oxiriga kelib absolyut qora jism nurlanishining spektral taqsimoti ustida puxta eksperimental o‘lchashlar bajarildi. Ular shuni ko‘rsatadiki, T haroratning har bir qiymatida r(л,T) bog‘lanish aniq maksimumga ega (14.2-rasm). Temperaturaning o‘zgarishi bilan maksimum qiymat qisqa to‘lqinlar sohasi tomon siljiydi. Bunda maksimumga mos tushadigan to‘lqin uzunligi lm bilan T temperaturaning ko‘paytmasi doimiy bo‘lib qoladi.
Bu munosabat oldinroq Vin tomonidan termodinamikadan olingan bo‘lib, u Vinning siljish qonunini deb ifodalanadi: absolyut qora jism nurlanishi energiyasi maksimumiga to‘g‘ri keladigan (m to‘lqin uzunligi, T absolyut haroratga teskari proporsionaldir. (10.3) – ифода b - Vin doimiysi, Vin doimiysining son qiymati:
Fotosamara yorug‘lik ta’sirida jismdan elektronlarning ajralib chiqishidir. Bu hodisa 1887 yili G. Gers tomonidan kuzatildi. Fotosamara hodisasi bo‘yicha miqdoriy tekshirishlar A. G. Stoletov tomonidan amalga oshirildi. A. G. Stoletov tajribani rasmda keltirilgan qurilma yordamida olib bordi. Ikki metall elektroddan biri plastinka shaklida, ikkinchisi esa to‘rsimon shaklda yasalgan bo‘lib, galvanometr zanjiriga ulangan. Qurilma qorongilikka joylashtirilganda zanjir buylab elektr toki kuzatilmaydi. Ammo katod vazifasini o‘tayotgan plastinkani yoritilishi bilanoq zanjirda tok paydo bo‘ladi. Anod vazifasini o‘tayotgan plastinka yoritilsa, zanjirda elektr toki vujudga kelmaydi. Demak, yorug‘lik ta’sirida katod sirtidan manfiy zaryadli zarralar chiqadi va ular anod tomon harakatlanib, zanjirda elektr tokini hosil qiladi. Bu tok fototok deb ataladi. Yorug‘lik ta’sirida jismdan elektronning ajralib chiqishiga fotosamara deb ataladi. Fotosamara bo‘yicha miqdoriy tekshirishlarni rus fizigi A.G. Stoletov bajardi. Stoletov tajribasining qurilmasi sxemasi 13.2-rasmda tasvirlangan.
F. Leonard va Tomson 1898–yili katoddan ajralib chiqayotgan zarralarning magnit maydonda og‘ishiga asoslanib, ularning solishtirma zaryadini aniqladilar. Bundan esa katoddan ajralayotgan zarralar elektronlar degan fikr tug‘ildi. Fotosamara xodisasi plastinkaning faqat kimyoviy tarkibigagina emas, balki plastinka sirtining tozalik darajasiga ham bog‘liq ekanligi tajribada aniqlandi.
11.2-rасм. Stoletov tajribasining qurilmasi sxematik tasviri
Fotosamara hodisasini tajribada tekshirish uchun 11.2–rasmda keltirilgan qurilmadan foydalaniladi. Havosi so‘rib olingan shisha idish ichidagi katod tekshirilishi lozim bo‘lgan metall bilan qoplangan. Odatda uni fotokatod deb ataydilar. Monoxromatik nurlar dastasi shisha idishdagi derazadan o‘tib katod sirtiga tushadi. Sxemadagi potensiometr elektrodlar orasidagi kuchlanishning qiymatlarini, hamda ishorasini o‘zgartirishga imkon beradi. Kuchlanish voltmetr yordamida, fototok esa galvonometr yordamida o‘lchanadi. Yorug‘lik oqimi F1 va F2 bo‘lgan hollar uchun fotokatodning anod va katod orasidagi bog‘lanishga bog‘liqligini ifodalovchi egri chiziqlar, ya’ni volt–amper xarakteristikalari 11.2-rasmda keltirilgan.
11.3-rasm. Fotoeffektda volt-ampermper xarakteristikasi
Rasmda tasvirlanishicha, elektr maydon tezlanuvchi harakterga ( K da - , A da + ) ega bo‘lganda fototokning qiymati kuchlanishga bog‘liq ravishda ortib boradi. Kuchlanishning biror qiymatidan boshlab fototok o‘zgarmay qoladi, ya’ni to‘yinadi. Yoki, fotoelektronlarning barchasi, anodga yetib boradi. Fototokning bu qiymati to‘yinish toki deb ataladi. Lekin fotokatodga tushayotgan yorug‘lik oqimi o‘zgartirilmasa, to‘yinish tokining qiymati ham o‘zgarmaydi.
Optika bo‘limidan bilamizki, ko‘pgina optikaviy hodisalarni to‘lqin nuqtai nazarida turib tushuntirish oson. Masalan, interferensiya yoki difraksiya kabi hodisalar bu nazariyadan juda yaxshi tushuntiriladi. Biroq issiqlik nurlanish, fotoeffekt va Kompton effekt hodisalarni tahlilidan ko‘rdikki, yorug‘lik korpuskulyar xususiyatiga ega. Shunday qilib, yorug‘likni ikki xil xususiyatga ega bo‘lishi eksperimental dalildir. To‘lqin va zarralik xususiyati esa bir-biriga zid va bir-biriga qarama-qarshi bo‘lgan tushunchadir. Yorug‘likni bu ikki xususiyatini bir vaqtda kuzatish mumkin emas. Yorug‘likni ana shu ikki yoqlama xususiyatini to‘lqin-zarra dualizmi deyiladi. Bundan kelib chiqadiki, yorug‘likni to‘la tavsiflaydigan nazariya, yorug‘likning to‘lqin va zarralik xususiyatini inobatga olishi zarur, qisqacha aytganda, yorug‘lik nazariyasi korpuskular-to‘lqin shaklda bo‘lishi kerak. Plank yorug‘lik zarralari (fotonlar) ning energiyasini yorug‘likni to‘lqin xususiyatini xarakterlovchi kattalik-chastota bilan bog‘ladi
(11.3)
bunda - chastota, - Plank doimiysi
Ushbu energiyani maxsus nisbiylik nazariyasidagi
munosabatdan ham topish mumkin. Fotonning tinchlikdagi energiyasi
(11.4)
bo‘lgani uchun to‘la energiya faqat fotonlarning kinetik energiyasiga teng bo‘ladi, ya’ni
(11.5)
munosabat bilan topiladi. Biroq klassik fizika nazariyasida energiyani chastota bilan bog‘lovchi birorta ham formula yoki bu hodisa klassik fizika uchun juda katta yechib bo‘lmaydigan muammo edi. Bu muammoni hal etish uchun Lui de Broyl har bir foton to‘lqin jarayoni bilan uzviy bog‘langan bo‘lishi kerak degan gipotezani ilgari surdi. Uning bu gipotezasi fotonning to‘lqin xususiyatiga oid bo‘lgan interferensiyani tushuntirdi. Ikkinchi tomondan yorug‘lik to‘lqinlarining impulsga ega ekanligini Eynshteynning yorug‘lik fotonlar nazariyasidan kelib chiqadi degan fikrini A.Kompton tajribada tasdiqladi. Shunday qilib, yoki
ni olamiz, bunda -foton impulsi bo‘lib
(11.6)
formula hosil bo‘ladi. (11.6) formula fotonning korpuskulyar xususiyatini xarakterlovchi impulsni fotonning to‘lqin xususiyatini ifodalovchi kattalik-chastota (yoki to‘lqin uzunlik) bilan bog‘laydi. Demak, (11.6) formulada fotonning bir-biriga zid bo‘lgan ikki yoqlama xususiyati bo‘lgan korpuskulyar-to‘lqin xususiyati mujassamlangandir.
Do'stlaringiz bilan baham: |
