|
25.7 Foton va uning harakteristikalari
Issiqlik nurlanish, fotoeffekt hodisalarini yorug’lik yorug‘likning “elementar
zarrasi” – foton to‘g‘risidagi tasavvur asosida tushuntiriladi. Mazkur hodisalar
ustida mulohaza yuritilganda yorug’lik energiya (ya’ni elektromagnit energiya) ana
shu fotonlarda mujassamlashgan degan fikr asos qilib olinadi. Foton energiyasi va
chastotasi orasidagi bog‘lanish E=h munosabat bialn aniqlanadi. Energiya va
massaning ekvivalentlik qonunidan foydalansak, fotonning massasi
2
2
ф
h
m
с
c
(25.28)
ga teng bo‘ladi. Ikkinchi tomondan har qanday zarraning massai uning
tezligi bilan nisbiylik nazariyasi keltiirib chiqargan:
375
0
2
2
v
1
c
m
m
(25.29)
munosabat oraqali belgilanadi. Bu ifodadan ko‘rinib turibdiki, zarra
harakatlanmayotgan (ya’ni v=0) holda uning massasi m
0
ga teng. Odatda ana shu
“tinchlikdagi massa” tajribada o‘lchanadi. Chunki aksariyat hollarda v<
Zamonaviy fizika katta tezliklar bilan harakatlanayotgan zarralar uchun (25.29)
munosabat to‘g‘riligini isbotladi. U holda yorug’lik fotoni uchun (25.29) ni qanday
tushunish lozim?
2
0
2
v
1
c
m
m
(25.30)
ko‘rinishda yozib olaylik. Yorug’lik uchun v=c m
f
ning qiymati esa chekli
kattalik [(25.28)ga asosan]. Shuning uchun (25.30) ning qiymati esa chekli kattalik
(25.29) ga asosan. Shuning uchun (25.30) ifoda asosida yorug’lik fotoning
tinchlikdagi massasi m
0
ning qiymati nolga teng bo‘lishi kerak, degan xulosaga
kelinadi. Boshqacha aytganda yorug’lik fotoni “to‘xtab qolsa” uning barcha
xususiyatlari ham yo‘qoladi: massasi ham, energyaiyasi ham nolga teng bo‘ladi.
Umuman fotonning “to‘xtashi” deganda uni biror jism tomonidan yutilishi
tushuniladi. To‘xtash jarayonida fotonning energiyasi (va unga ekvivalent bo‘lgan
massasi) yutuvchi jismga o‘tadi. Natijada yutuvchi jismning energiyasi (massasi)
mos ravishda ortadi.
Demak, yorug’lik fotonning boshqa zarralar (masalan, elektron, atom,
molekula va hokazo) dan farqlanuvchi maxsus xususiyati shundaki, foton
tinchlikdagi massasiga ega bo‘lmaydi. Foton faqat harakatlanish jarayonidagina
mavjud bo‘lib uning tezligi yoruhlik tezligiga teng.
Har qanday harakatlanuvchi zarra kabi foton ham impulsga ega bo‘ladi:
2
ф
ф
h
h
p
m c
c
c
c
(25.31)
Shunday qilib, barcha zaralar kabi foton ham
376
energiya E=h , massa
2
ф
h
m
c
, impuls
ф
h
p
c
bilan harakterlanadi.
Fotonlar mavjudligi bir qator tajribalarda tasdiqlandi. A.F.Ioffe va N.I.
Dobronravov amalga oshirgan tajribada (1922 yil) zaryadlangan vismut zarasi (Bi)
yassi kondensator qoplamalri orasida “muallaq” vaziyatda turadi (28.8-rasm), ya’ni
zarraning og‘irlik kuchi zarraga teskari yo‘nalishda ta’sir etuvchi elektr kuch bilan
muvozanatlashgan bo‘ladi. Tajribada kondensator qoplamalaridan biri rentgen
trubkasining
anodi
(soddalashtirish
maqsadida rentgen trubkasi rasmda
tasvirlanmagan) vazifasini bajaradi. Nihoyatda kichik intensivlikdagi elektronlar
oqimi A anodga kelib urilgach, unda tormozlanadi. Natijada A dan bir sekundda
1000 ga yaqin rentgen impulslari chiqariladi. Bu rentgen nurlari ta’sirida zarra 30
minutlar chamasida bir marta “titrab” muvozanatdan chiqqan. Hisoblarning
ko‘rsatishicha, shunday vaqt ichida zarra yo‘nalishida bitta rentgen kvanti nurlanar
ekan. Bu kvant zarra bilan to‘qnashganda fotoeffekt hodisasi ro‘y beradi. Natijada
zaryadi o‘zgargan (ajralib chiqqan elektron hisobiga) zarra muvozanat vaziyatidan
chiqadi. Tajribani ana shunday tushuntirish mumkin va u rentgen nurlarining jism
bilan ta’sirlashuvi kvant harakterga ega ekanligini tasdiqlaydi.
Agar rentgen nurlari to‘lqiin tarzida tarqaladi deb tasavur qilinsa, zarradan
elektronning ajralib chiqishi uchun lozim bo‘ladigan energiya A ning qiymatiga
yetguncha yig‘ilishi lozim. tajribalarda qo‘llanilgan rentgen nurlarining intensivligi
nihoyatda kichik bo‘lgani uchun, hisoblarning ko‘rsatishicha, bunday energiya har
qancha vqt o‘tsa ham yig‘ilmas ekan.
A
B
e
25.8-rasm
377
S.I.Vavilovning fikriga ko‘ra, yorug’lik oqimi ayrim fotonlarning
yig‘indisidan iborat bo‘lsa, statistika fizika qonunlariga asosan fotonlarning
fluktatsiyasi (fluktatsiya – fizik kattalikning o‘rtacha qiymatidan tasodifiy chetga
chiqishlari) ko’zatilishi lozim. 1933-1942 yillar mobaynida o‘tkazilgan
kuzatishlarda bu fikr tasdiqlandi. Natijada yorug’likning foton tabtatini isbotlovchi
yana bir dalilga erishildi.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
