Fizika fakulteti fizika kafedrasi

ÓZBEKSTAN RESPUBLIKASI JОQARI HÁM ОRTA ARNAWLI BILIM MINISTRLIGI

BERDAQ ATINDAǴI QARAQALPAQ MÁMLEKETLIK UNIVERSITETI



FIZIKA FAKULTETI

FIZIKA KAFEDRASI

Fizika fakultetiniń 2^A-kurs studenti

Jan’abaev Azamattıń kurslıq jumısı

Magnit maydaninda spektrlardin’ bo’liniwi. Zeeyman effekti

Qabılladı:

prof. B.Abdikamalov

No’kis 2020

Mazmuni

Kirisiw

1.1 Zeeyman effekti

1.2 Zeeyman effektinin’ elementar nazariyasi

Tiykarg’i bo’lim

2.1 Magnit maydaninda spektrlardin’ bo’liniwi

Paydalanilg’an a’debiyatlar ha’m internet saytlar

Kirisiw

Spektr sızıqlardıń sırtqı maydan tásirinde ajırasıwı ıdırawı multiplari ónim bolıw hádiysesi (Zeeyman effekti, Shtark effekti ) kvant mexanika jaratılmastán aldın tájiriybede anıqlanǵan edi. 1896 -jılı Zeeyman kuzatgan spektr sızıqlarınıń magnit maydanında ajırasıw hádiysesi Zeeyman effekti dep ataladı. Hár bir spektr sızıqdıń magnit maydanında 3 dane spektr sızıqlarına (tripletka) ajırasıw hádiysesin normal Zeeyman effekti dep ataladı. Ápiwayı Zeeyman effekti klassik fizika tiykarında túsindiriw múmkin. Bul effekt kúshli magnit maydan bolǵan halda hám elektronlardıń ulıwma spinlari nolga teń bolǵanda ushraydı. Spektr sızıqlarında úshewden artıq ajırasıwlar bolǵan hallar anomal Zeeyman effekti dep ataladı. Quramalı Zeeyman effektin elektronnıń spini itibarǵa alınǵan Kvant mexanika tiykarındaǵana túsindiriw múmkin boldı. Bul jerde ápiwayı Zeeyman effektin qaraw menen chetlanamiz. Vodorodsimon atomning energiyası menen anıqlanıwın joqarıda kórgen edik. Klassik fizikada ekenin aytıw kerek sırtqı magnit maydanı H menen atomning orbital magnit momenti arasındaǵı óz-ara tásir energiya yaǵnıy magnit momentiniń magnit maydanındaǵı energiyası ańlatpa menen anıqlanadı.

1. 1. Zeeymen effekti

Magnit maydanı tásirinde jaqtılıqnıń qutblanish tegisligi aylanıwıǵa arnalǵan tájiriybelerinde magnit hádiyseleri menen optikalıq hádiyseler ortasındabaylanısıw bar ekenini anıqlap bo'lgach, Faradey spektral sızıqlarǵa da magnit maydanı menen tásir kórsetiwge urınıp ko'rdi. Onıń ohirgi tájiriybelerinen biri (1862 y.) elektromagnit polyusı arasıǵa qoyılǵan natriy puw lari spektrini maydan berilgen hám joǵatılǵan payıtlarda baqlawdan ibarat edi. Bunda hesh qanday hádiyse júz bermegen bunday bolıwına Faradey isletgen texnikalıq qurallardıń rawajlanıwlashmaganligi (spektral apparattıń ajrata alıw qábileti tómen hám isletilingen magnit maydanları kúshsiz bolǵanlıǵı ) sebep bolǵan. Faradeyning birinshi magnito-optikalıq jańa ashılıwlarıdan rosa yarım ásir ótkennen, Zeeyman (1896 y.) sırtqı magnit maydanı tásirinde spektral sızıqlar chastotasınıń hálsiz ózgeriwin taptı. Zeeyman apparatınıń Prinsipial sxeması Faradeyning sońǵı tájiriybesidegi apparatqa uyqas kelar edi. Biraq bunnan keyingi tájiriybelerde Zeeyman za’ru’rli qosımsha kirgizdi: Zeeyman spektral

sızıqlar chastotasınıń ózgeriwin baqlawdan tısqarı, Lorents ko'rsat málerine muwapıq bul sızıqlar qutplanıwınıń xarakterine da dıqqat jalb etdi; ekenin aytıw kerek, sol waqıtta Lorents optikalıq hádiyselerdiń elektron teoriyasını da rawajlantirayotgan edi. Zeeyman tájiriybeleriniń sxeması hám kadmiyning júdá ensiz jasıl -kók chizigi ushın ámelge asırıw múmkin bolǵan eń ápiwayı haldaǵı nátiyjeleri tómendegiden ibarat. Bir jınslı 10 000- lS OOO E maydan payda eta alatuǵın kúshli elektromagnittıń

31. 1-su’wret. Zeeyman hádiysesin baqlaw sxeması.

(31. 1-su’wret) polyusı arasıǵa sızıqlı spektr beretuǵınmanba

mısalı, Geysler trubkasi yamasa vaqum yoyi quyıladı. Magnit maydanın kúndelangiga kek emes (kúndelang effekt), bálki maydan boylap da baqlaw (bóylama effekt) múmkin bolıwı ushın elektro- magnittıń o'zagi tesip qoyılǵan. Jarıqlıq ajrata alıw kúshi úlken (100 OOO shamasıda ) bolǵan Sp spektral apparatqa, mısalı, difraksion tor yamasa interferension spektroskopga túsiriledi.

Shıǵıp atırǵan yoruglikning qutblanish xarakterin analiz etiw ushın nur jolına hár hil úskeneler (L linza, N analizator hám sherek tolqınlı plastinka ) qóyıladı. Jaqtılıqnı magnit maydanınıń ózi qutblaydi. Spektral chiziklarning quramalı

túrlerin baqlaw ushın kúshlilew (40 OOO E ga jaqın ) magnit maydanları hám kúshlilew spektral apparatlar (ajrata alıw kúshi 300 000- 400 000 shamasıda ) isletiwge tuwrı keledi. Geyde tájiriybe bir neshe saat dawam etkeni ushın magnit waqıt ótiwi menen magnit maydanın mudamǵı etip turıwı kerek, ajrata alıw kúshi úlken bolǵan spektral apparat isletiw ushın temperatura derlik bir dárejede turıwı kerek. Eń ápiwayı spektral sızıqlarǵa, mısalı, N, V 2n, Cd larning birpara sızıqlarigaoid

nátiyjeler

31. 2-súwret. Zeeymanning ápiwayı (normal ) effekttiń sxematik suwreti.

a- maydan bolmaǵan halda sızıq qutblanmagan; b - maydan tásir jetip atırǵan halda kese effekt v- maydan tásir jetip atırǵan halda bóylama effekt. tómendegiden ibarat. Magnit maydanı bolmaǵan waqıtta chastotası v bulgan chizik;

magnit maydanında maydan boylap baqlawda chastotaları v+ v hám v v- v

bolǵan dublet formasında kórinedi bundaǵı birinshi sızıq shep sheńber boylap,

ekinshisi oń sheńber boylap qutblanadi; maydanǵa kese baqlawda bul sızıq

chastatalari v + v, v, v- v bolǵan triplet formasında kórinedi; shettegi sızıqlar (a- komponentalar) sonday qutblanganki, olardaǵı terbelisler magnit maydanınıń baǵdarına perpendikulyar boladı, ortadaǵı sızıqdıń (π- komponentaning) qutplanıwı magnit maydanı boylap terbeliske sáykes keledi. ∆v jılısıw úlkenligi magnit maydanınıń kúshlanganligiga proporsional bolıp tabıladı. Aqır-aqıbetde, π- komponentaning intensivligi intensivliklari teń bolǵan hár bir π- komponentaning intensivliginen eki ret kúshli bolıp tabıladı; dóńgelek qutblangan komponentalarning bóylama effektdegi intensivligi kese effektdegi π- komponentaning intensivligi menen birdey boladı.

Intensivliklarning aytılǵan bólistiriwi sonı kórsetedi, kúshlanganligi nolga teń bolǵan maydanǵa ótilgende, spektral sızıqlar ajralmaydi, hár qanday jónelis boyınsha atom nurlanıwınıń intensivligi birdey boladı, rasında da tap usınday boladi. Spektral tábiyat kórinisiniń sxematik suwreti 31. 2-suwretde kórsetilgen, bunda sızıqlardıń bálentligi spektral sızıqlardıń intensivligi sızıqlı masshtabda kórsetedi.

1.2 Zeeyman effektinin’ elementar nazariyasi

Zeeyman hádiysesi teoriyasınıń tiykarların Lorentsyaratgan;. Ol Zeeyman izertlewlerinen xabarlı bolıp, bul jumıslardıń barıwına jol-joba kórsetip turǵan.

Lorentsning elektron qıyallarınan kelip shıǵıs dispersiya teoriyası atomdagi optikalıq protsesslarga elektronlardıń háreketi sebep bolsa kerek, dep boljaw etiwingizga múmkinshilik beredi. Bunda monoromatik jarıqlıq nurların elektronnıń ápiwayı garmonik nızam boyınsha etetuǵın, yaǵnıy kvazielastik kúsh tásiri astında etetuǵın háreketiniń nátiyjesi dep, magnit maydanı tásiri astında nurlardıń ózgeriwin bolsa elektron háreketiniń háreketdegi elektr zaryadına magnit maydanı kórsetip atırǵan qosımsha kúsh sebepli ózgeris nátiyjesi dep qaraw kerek. Bul qo'shimcha kúsh (Lorents kúshi)

F == evHsin (v, H) (171. 1)

Kóriniste ańlatpalanadı hám (v, H) tegislikka perpendikulyar bolǵan sızıq boylap qandayda bir tárepke yo'naladi, onıń qaysı tárepke baǵdarı e dıń belgisine hám v menen H baǵdarları arasındaǵı munasábetke baylanıslı ; bul jerde e - zaryad úlkenligi, v - zaryad, tezligi, H - magnit maydanınıń kúshlanganligi bolıp, hámme muǵdarlar SGSM sistemasıda berilgen.

Esap ápiwayı hám ayqın bolıwı ushın elektronnıń maydan bol magan haldaǵı tebranma háreketin hár qanday jónelisli garmonik tebranma háreketti ajıratıw múmkin bolǵan komponentalarga ajratamız. Bul komponentalardan biri maydan baǵdarı boylap jónelgen garmonik terbelis, qalǵan ekewi bul jóneliske perpendikulyar bolǵan oń hám shep dóńgelek tegis háreketler bo'lsin. Magnit maydanınıń birinshi komponentaga kórsetetuǵın tásiri nolga teń, sebebi sin (v, H) = 0. Maydannıń dóńgelek komponentalarga kórsetetuǵın tásiri qosımsha ±evH kúshke teń bolıp, bul kúsh e zaryadnıń belgisine hám magnit maydanınıń baǵdarı menen hara kat baǵdarı arasındaǵı munasábetke baylanıslı túrde dóńgelek traektoriyanıń radiusı boylap orayǵa yamasa oǵan teris jaǵıǵa yo'naladi (31. 3-súwret, keri zaryad ). Sonday eken, maydan boylap etiletuǵın tebranma háreket ózgermay, hamon dáslepki v chastota menen dawam etaveradi. Magnit maydanı

zaryadqa tásir etiwshi mar kazga intilma kúshnı arttırıwı (c. 31. 3-a súwret) yamasa kemeytiwine (k. 31. 3-6 súwret) baylanıslı túrde maydan tásirinde bolatuǵın dóńgelek háreketler úlken (v + ∆v) yamasa kishi (v - ∆v) chastotaǵa iye boladı. Soǵan muwapıq túrde bunday quramalılasqan háreket etiwshi zaryadnıń nurlanıwı da talay quramalı bolıp qaladı : ol ni tiyisli spektral apparat járdeminde ajıratıw múmkin bolǵan tu rli v - ∆v, v, v - ∆v chastotalı ucht ta monoxromatik nur kompleksitarzida súwretlew múmkin.Spektral apparat magnit maydanına perpendikulyar jóneliste zaryadnıń sırtqı magnit maydanına parallel bolatuǵın tebrani shiga sáykes keletuǵın dáslepki v chastotanı, yaǵnıy π- komponentadan ibarat nurlanıwdı tabadı ; v +∆v hám v - ∆v chastotalı qalǵan eki nurlanıw (π- komponentalar) zaryadlardıń sırtqı magnit maydanına perpendikulyar bolatuǵın shayqalıwıǵa sáykes keledi. Kese effektte Zeeyman kuzatgan normal triplet áne sonday Aytiladi.

Magnit maydanı boylap ketken jóneliste kuzatganda v chastotalı komponenta shıqpaydı (sebebi jarıqlıq tolqınları kese tolqınlar bolıp tabıladı), v v-∆v hám v -∆v chastotalı qalǵan eki komponenta oń hám shep sheńber boyınsha qutblangan jarıqlıq boladı. Bunda e zaryad keri bolǵanda azayǵan chastotalı sızıq shep sheńber boyınsha qutblanadi (qızıl komponenta, k;. 31. 3-6 súwret), chastotası artqan chizik, bolsa ung dáp buyicha cutblanadi (biynápshe gúli komponenta, c. 31. 3-a raem), e zaryad oń bulganda sızıq hám biynápshe gúli komponentalarning dóńgelek qutblanish baǵdarı aldınǵıǵa teris bolıwı kerek de kórgenimizdek, tájiriybeden zaryadnıń belgisi keri bolǵan holga tiyisli munasábet tabıladı. Zaryad muǵdarın anıqlaw ushın hárekettiń dóńgelek komponentalari chastotasınıń ózgeris nızamını tabamız. Magnit maydanı bolmaǵan halda zaryadnı sheńber Soǵan muwapıq túrde bunday quramalılasqan háreket etiwshi zaryadnıń nurlanıwı da talay quramalı bolıp qaladı : ol ni tiyisli spektral apparat járdeminde ajıratıw múmkin bolǵan tu rli v - ∆v, v, v - ∆v chastotalı ucht ta monoxromatik nur kompleksitarzida súwretlew múmkin. Spektral apparat magnit maydanına perpendikulyar jóneliste zaryadnıń sırtqı magnit maydanına parallel bolatuǵın tebrani shiga sáykes keletuǵın dáslepki v chastotanı, yaǵnıy π- komponentadan ibarat nurlanıwdı tabadı ; v +∆v hám v - ∆v chastotalı qalǵan eki nurlanıw (π- komponentalar) zaryadlardıń sırtqı magnit maydanına perpendikulyar bolatuǵın shayqalıwıǵa sáykes keledi. Kese effektte Zeeyman kuzatgan normal triplet áne sonday Aytiladi. Magnit maydanı boylap ketken jóneliste kuzatganda v chastotalı komponenta shıqpaydı (sebebi jarıqlıq tolqınları kese tolqınlar bolıp tabıladı), v v-∆v hám v -∆v chastotalı qalǵan eki komponenta oń hám shep sheńber boyınsha qutblangan jarıqlıq boladı. bo'ylab háreketlendiriwshi orayǵa intilma kúsh kvazielastik br tartısıwdan ibarat boladı, sol sebepli aylanıwdıń dóńgelek chastotası (w = 2π/T) tómendegi shártdan

anıqlanadı :

Br=mw² r (171. 2)

w = √=w₀ (171. 3)

Maydannıń tásiri nátiyjesinde radius boylap jónelgen qosımsha kúsh payda

boladı, yaǵnıy orayǵa intilma kúsh ózgeredi hám sonday eken, aylanıw chastotaları

ózgeredi:

shep sheńberde br -evgH=mwg2r oń sheńberde br + evdH=mw2r

vg =wr, vd = wr bolǵanı ushın (171. 4) teńlemeler

mw2 +ewH-b = 0, mw2 - ewH-b = 0 (171. 5)

kóriniske keledi, bunnan

b/m=ɷₒ² bolǵanı ushın (bul jerde ɷ-magnit maydanı bolmaǵan haldaǵı chastota ),

Sonday etip, teoriya ıdıraw muǵdarı

(171. 7)

Hańlatpaǵa teń degen, yaǵnıy magnit maydanınıń H kúshlanganligiga proporsional degen juwmaqqa alıp keledi; tájiriybede da tap usınday boladi. Spektral sızıqlardıń sırtqı magnit maydanında ıdırawı o'lchangan eń úlken magnit maydanları P. L. Kapitsa (1938 y.) tájiriybelerinde payda etińan. Hátte 320000 E ga jaqın maydanlardan da H menen ∆v bir-birine proporsional bolıwın Kaptsa anıqlaǵan.

Joqarıda tabılǵan ∆w = ± 1/2 (e/m) H munasábet ∆w hám H dıń o'lchab tabılǵan bahalarına tıykarlanıp turıp, Zeeyman effekti sebepli háreket qılıp atırǵan zaryadlar ushın e/m nisbatni tabıwǵa múmkinshilik beredi:

e/m = 1, 765-10' GGSM, 1914 R. yilgi ólshew nátiyjesi; e/m = 1. 761 107 SGSM, 1929 yilgi ólshew nátiyjesi. Esaplap tabılǵan bul muǵdardı e/m dıń katod nurların elektr hám magnit maydanlarında og'dirishga arnalǵan tájiriybelerden tabılǵan ma`nisine (1, 769 -107) salıstırıwda atomning optikalıq ózgesheliklerin belgileytuǵın zaryadlı zarrasi elektron ekaligiga shubha qalmaydı. Biraq e/m dıń eki metod boyınsha ólshewde tabılǵan bahaları ortasındaǵı farqbu metodlardıń birinde qandayda bir za’ru’rli 31. 4-súwret. kemshilikler barma, degen shubhaǵa alıp keldi. e/m nisbatni katod nurlarınıń og'dirilish boyınsha anıqlaw metodikasining sońǵı jıllarda jaqsılanıwı nátiyjesinde bul nisbatning ma`nisi spektral Zeeymanning. maǵlıwmatlarǵa júdá tuwrı keletuǵın bolıp qaldı. ef Teoriya da, tájiriybe da ádetdegi sharayatlarda Zeeyman hádiysesin baqlaw ushın ajrata alıw kúshi úlken bolǵan spektral apparatlar kerek ekenligin kórsetedi. Mısalı λ = 300, 0 nm bolǵanda 10 OOO E maydanda bo'li ósindi muǵdarı tek 0, 003 nm ga jetedi. Kapitsa isletgen magnit maydanlarında ıdıraw muǵdarı 0, 15 nm ga jetip, prizmalı spektrograf járdeminde baqlaw múmkin bolǵan. 31. 4-suwretde kadmiyning l = 643, 87 nm sızıǵıda Zeeyman hádiysesiniń fotosurati ko'rsa tilgen (normal triplet; súwrettiń joqarıǵı bóleginde π- komponenta, tómengi bóleginde π-komponentalar suwretlengen). Túsindirme. Magnit maydanınıń elektron háreketine kórsetetuǵın tásirin tolıqlaw izertlew etiw elektronnıń múyesh tezligi ózgerganda onıń orbitasining gradiusi ózgermeytuǵınlıǵın soqır satadi. Orbitaning radiusı ózgermagani ushın múyesh tezlik ±∆w muǵdarda ózgerganda sızıqlı tezlik ∆v = ± r∆w muǵdarda ózgeredi, sonday eken, elektronnıń kinetik energiyası ózgeredi. Bunda energiya qanday kúshlerning bajargan jumısı esabıǵa o'zg radi, degen soraw tuwıladı. (Lorents kúshi tezlik baǵdarına perpendikulyar bolıp, jumıs atqarmaydı.) Másele elektromagnitik induksiya hádiyselerine keltiriledi. Magnit maydanı bolmaǵan waqıtta elektronnıń orbitadagi tezligi v0 bo'lsin. Magnit maydanı berilgende maydannıń kúshlanganligi noldan H ga shekem ózgergenge shekem ótken v aqt ishinde induksiya elektr jurgiziwshi kúshi, yaǵnıy dúbeleyli elektr maydanı tásir etedi; bul maydannıń sızıqları ózgersip atırǵan magnit aǵımınıń baǵdarına perpendikulyar bolǵan tegislikde turadı. Bul dúbeleyli maydan elektronǵa tásir etedi hám ózi dúbeleyli bolǵanı sebepli elektron jabıq jolda háreket q ilganda da qandayda bir jumıs atqarıp, elektronnıń orbitadagi háreketiniń kinetik energiyasını ózgertiredi. Elektrodinamikadagi buǵan qusaǵan ko'rinma energetikalıq para dokslar da tap nátiyjede hal etiliwin eslatib ótiw or tiqlik etpeydi. Mısalı, ózgermeytuǵın magnit maydanı berilgende tebranma háreketke keletuǵın magnit yamasa tokli túteniń kinetik energiyası artpaqtası da elektromagnitik induksiyaning nati- jasi bolıp tabıladı. Keyingi izertlewlerdiń kórsetiwishe, spektral sızıq ıdırawınıń (ajırasıwınıń ) joqarıda xarakteristika etilgen túri, yaǵnıy ekew δ- komponenta hám bir π- komponentadan ibarat triplet ónim bo' lishi júdá kemnen-kem júz berer eken. Ídırawdıń bul túri ámelde bir tayınlı monoxromatik tolqınnan ibarat bolǵan hám singlet sızıqlar dep ataladıǵan ápiwayı spektral sızıqlardı harak terlaydi. Bul ıdıraw normal ıdıraw deplıq ataladi. Spektral sızıqlardıń kópshiligi quramalı boladı, olar multipletlar bolıp, bir-birine tıǵız jaylasqan eki yamasa bir neshe sızıqtan ibarat boladı. Ápiwayı multiplet - dublet, mısalı, natriyning sarı Sızıǵı bolıp, ol tolqın uzınlıqları derlik 6 A ga parıq etetuǵın ekew D1 hám D2 sızıqtan (λ1 = 5895, 920 A hám λ2=5889, 963 A) ibarat ; D2 sızıqdıń intensivligi Dl sızıqdıń intensivliginen eki ret artıq. Kóbinese kóp komponentalardan dúzilgen jáne de quramalılaw, multipletlar ushraydı. Bul multipletlarga magnit maydanı tásir etkende spektral sızıqlardıń ıdıraw tábiyat kórinisi joqarıda xarakteristika etilgeninen quramalılaw boladı. Mısalı, natriyning dubleti sonday bólinediki, bunda D2 sızıq 6 kompo- nentaga, D1 chizi 4 komponentaga iye boladı. Olardıń bir bólegi δ- komponentalar, bolıp, bir-birinen sonshalıq qochiq turadıki, áyne sol magnit maydanında geyparalarınıń ıdırawı normal ıdırawdan artıq, basqalarınıń ıdırawı normal ıdırawıdan kishi boladı ; bólek π- komponenta hám δ-komponentalarning intensivligi sondayki, hámme sızıqlardıń qospası qutblanmagan jarıqlıq boladı. 31. 5-suwretde bul ıdırawdıń fotosurati, 31. 6 -suwretde bolsa bunnan da quramalı hal suwretlengen, 31. 6 - suwretde xrom septetining 21 komponentke bólinetuǵın bir sızıǵı suwretlengen; súwrettiń tómengi bóleginde 14 dane δ-komponenta, joqarıǵı bóleginde 7 dane π- komponenta bolıp, birpara hálsiz komponentalar anıq shıqpaǵan. Zeeymanning bul anomal effekti tábiyat kórinisinnng quramalı ıdırawı sızıq xarakterinning sırtqı magnit maydanı bolmaǵan halda quramalılıǵına kútilmegende baylanıslı bolıp qalǵan emes. Ulıwma sebep elektronnıń elektr zaryadına iye bolıwdan tısqarı taǵı belgili bir magnit momentine da ıyelewinde bolıp tabıladı. Bul magnit momenti menen atom ishinde tásir etetuǵın magnit maydanınıń óz-ara tásiri nátiyjesinde spektral sızıqlar quramalı struktu rali boladı, bul magnit momenti menen sırtqı magnit maydanınıń óz-ara tásiri nátiyjesinde sızıqlar quramalı (anomal) túrde bólinedi. Bunday óz-ara tásirinler tek kvant teoriyası járdeminde esapqa alınadı. Tek kvant teoriyasıǵana Zeeymanning anomal effekti ni qánaatlanarli dárejede aytıw menen teńdey spektral sızıqlar strukturasınıń quramalı bolıw sebebin da anıqladi. Zeeymanni ápiwayı (normal ) effekti da kvant teoriyasıda aytiladi, bunıń ústine, kvant teoriyası járdeminde tabılǵan nátiyje Lorents jaratqan ápiwayı teoriya nátiyjeleri menen birdey bolıp shıǵadı. Zeeymanning dáslepkitajribalarida normal triplet kuzatilish fakti júdá qolay hal bolıp, biraq ol optikalıq hádiyselerdiń elektron teoriyasını rawajlandırıwdıńda oǵada za’ru’rli rol o'ynadi.. Elektron teoriyanıń talqiniga ámel etip, bul quramalılaw hallar anomal hallar gápine kirgizildi; haqıyqat de bolsa olar ulıwmalaw hádiyse bolıp, normal effekt bolsa bul ulıwma hádiyseniń tek jeke holi bolıp tabıladı. Zeeymanning teris effekti. Bul effect menen Faradey hádiysesiortasındaǵı munasábet. Zeeyman effekti yutilish sızıqlarında da kuzatildi {Zeemanning teris effekti). Eger yutuvchi statiya, mısalı, yutilishning keskin spektral sızıqın beretuǵın metall puwi elektromagnit polyusı arasıǵa quyilsa, ol halda yutilish spektrining kórinisi magnit maydanı berilgende ózgeredi. Maydan bolmaǵan halda bóylama baqlawda yutilishning keskin sızıqı kórinedi; magnit maydanı berilgende bul sızıq eki yutilish sızıǵıǵa almasadı, olar dáslepki sızıqtan eki tárepte simmetrik túrde úlken hám kishi tolqınlar tarawıǵa surilgan boladı ; bunda ∆v jılısıw úlkenligi magnit maydanınıń H kúshlanganligiga proporsional túrde o'sadi hám sol (171. 8) formula menen anıqlanadı (bundaǵı sızıq normal effektke sáykes keletuǵın sızıq ):

∆v=±1/4π e/m H (173. 1)

Kese baqlawda dáslepki yutilish sızıǵı qasında taǵı eki sızıq payda boladı, bular onıń eki tárepinde odan ∆v =±1e/4πmH aralıqda turadı. Yutilish koeffitsienti túsip atırǵan jaqtılıqnıń qutblanish xarakterine (yaǵnıy sızıqlı yamasa dóńgelek qutblangan ekenine) baylanıslı. Bul hádiyselerdiń teoriyalıq mánisin túsiniw ańsat. Magnit maydanları tásiri astında atomlar shayqalıwınıń jeke dáwirleri hám sonday eken, yutilish sızıqlarınıń jaǵdayi o'zgaradi. Bóylama jóneliste baqlaw oń hám shep aylanıwǵa sáykes keletuǵın jeke chastotalar hár qıylı táreplerge jılısıwını kursatadi. Zeeyman hádiysesi menen Faradey hádiysesi ortasındaǵı munasábet áne soǵan qaray anıqlanadı. Sınıw kórsetkishi tekserilip atırǵan tolqınnıń chastotası statiyanıń jeke chastotalarına jaqınlıǵına baylanıslı bolǵanı (dispersiya iymek sızig'i) ushın, magnit maydanı tásiri astında sınıw kórsetkishi da ózgeredi; bunda oń sheńber hám shep sheńber boyınsha qutblangan tayınlı chastotalı tolqınlar ushın sınıw kórsetkishi hár qıylısha ózgeredi. Sonday etip, magnit maydanı tásiri astında nurning ekige ajralıp (aylanıp ) sınıw hádiysesi, yaǵnıy Frenel teoriyasıǵa tiykarınan qutblanish tegisliginiń aylanıw hádiysesi (Faradey hádiysesi) júz beredi. Dispersiya iymek sızig'ida (31. 7-súwret) munasábetler arttırılǵan masshtabda suwretlengen. I iymek sızıq magnit maydanında shep sheńber boyınsha qutblangan nurning sınıw kórsetkishi ózgeriwin, II iymek sızıq oń sheńber boyınsha qutblangan nurning sınıw kórsetkishi ózgeriwin kórsetedi. Qandayda bir λ tolqın uzınlıǵı ushın magnit may- donida nur sheńber boylap ekige ajralıp sınıwı sızılmadan kórinip turıptı. λ uzınlıq λ0 ga qanshellilik jaqın bolsa, bul effekt sonshalıq kúshlilew boladı. Haqıyqattan da, yutilishning jeke sızıqları shamalasıda aylanıw effekti ásirese úlken boladı. Biraq qutblanish tegisligi aylanıwınıń metodı aqır-aqıbetde dárejede bayqaǵısh metod bolǵanı sebepli jeke chastotalardan talay uzaqta da hádiyse ańsat gúzetiledi 31. 7- súwret. Magnit maydanı bolmaǵan haldaǵı dispersiya iymek sızig'i (pútin sızıq ) hám magnit maydanı tásir jetip atırǵan haldaǵı dispersiya iymek sızig'i. 1 - shep sheńber boyınsha qutblangai nurga tiyisli sızıq, II - oń sheńber boyınsha qutblangan nurga tiyisli sızıq. Shtark hádiysesi Zeeyman hádiysesi atomning optikalıq ózgesheliklerin belgileytuǵın tiykarǵı elektr zaryadı elektron ekenligin júdá anıq kórsetdi. Elektr maydanı da shıǵıp atırǵan jarıqlıq chastotasına tásir ko'rsatsa kerek dep oylaw tábiy bolıp tabıladı. Biraq bul oy-pikirlerge tiykarlanǵan ápiwayı teoriya anaǵurlım qápelimde nátiyjelerge alıp kelip, magnit maydanındaǵı garmonik otsillyatorning xarakterinen ayrıqsha túrde garmonik tebranma háreket elektr maydanı tásirinde óz chastotasın ózgertirmasligini kórsetdi Spektral sızıqlardıń monoxromatikligiga qaray elektronnıń atomdagi terbelisleri garmonik terbeliske júdá jaqın desa boladı ; kópshilik optikalıq hádiyseler birinshi tájiriybede garmonik terbelis tuwrısındaǵı oyda sawlelendiriw tiykarında jaqsı aytiladi. Eger terbelis garmonik bolmaǵan terbelis dep qaralsa, ol halda bul teoriya spektral sızıqlardıń ıdırawı onsha kóp bolmaslıǵın kórsetedi; sızıqlardıń ıdırawı elektr maydanı kúshlanganligining kvadratına proporsional boladı, yaǵnıy bul ıdıraw erisiw múmkin bolǵan eń úlken maydanlarda w0 ga salıstırǵanda júdá kishi boladı. ¦Elektr maydanınıń spektral sızıqlarǵa bunday tásir soqır satishi múmkinligin Fogt aytqan, biraq ózi bul hádiyseni gúzete almaǵan, sebebi tájiriybeniń jaqsı shıǵıwı ushın zárúr bolǵan úlken elektr maydanın razryad trubkasida jaratıw qıyın bolǵan. Shtark (1913 y.) bul qıyınshılıqdı jeńip, Fogt aldınan aytqan hádiysege hesh qusamaydıǵan hádiyseni jańalıq ashtı ; bul hádiyse Shtark hádiysesi dep atalǵan. Vodorodta gúzetilgen hádiyse kutilganidan talay kúshli bolǵan hám odan tısqarı, 1. Vakuumda magnit maydanı jáne onıń kúsh sızıqları. Magnit maydan baǵdarını xarakterlew ushın ramka tegisligine normal ótkeremiz.

Normaldıń uchidan qaraganimizda ramkadaǵı tok saat strelkasına

teris jónelgen halda ko'rinsa, bul jónelis normaldıń oń baǵdarı

dep qabıl etemiz.

Basqasha aytqanda, normaldıń oń baǵdarı dep, dástesi ramkada oqayotgan tok baǵdarı boylap sheńberyotgan burawdıń ilgerilenbe háreketi baǵdarını qabıl etemiz. Usı keltirilgen kórsetiwlar hámde ramka tegisligine ótkerilgen normal baǵdarlarıǵa tiykarınan, hár qanday tokli ótkeriwshiler átirapındaǵı magnit maydan baǵdarı buraw yamasa oń vint qaǵıydasına qaray tabılıwı kórinedi. Eger burawdıń ilgerilenbe háreketi tuwrı formadaǵı ótkeriwshiden ótip atırǵan tok menen birdey jóneltirsak, ol halda buraw dástesiniń aylanıw baǵdarı magnit maydan induksiya vektorı baǵdarını kórsetedi. Eger tok sheńber yamasa solenoid kórinisindegi ótkeriwshiden ótip atırǵan bolıp, tok kúshi baǵdarı menen buraw dástesiniń háreket jóneliske uyqas tushsa, buraw tig'ining ilgerilenbe háreketi yamasa oń vint uchining háreket baǵdarı ótkeriwshi átirapında payda bolatuǵın magnit maydan induksiya vektorı baǵdarını kórsetedi. Magnit maydandı xarakterleytuǵın ekinshi parametr bul magnit maydan kúsh sızıqları esaplanadı. Kúsh sızıqlarınıń qısıqlıǵı magnit maydan induksiya vektorına tuwrı proporsional boladı jáne bul kúsh sızıqlarınıń baǵdarı buraw qaǵıydasına tiykarınan anıqlanadı.

2. Toklardıń magnit maydanı. Tájiriybeler kórsetedi, magnit strelkası tokli

ótkeriwshine shamalasılashtirilsa, magnit strelkası óz o'qi átirapında aylanıwı gúzetilgen. Bul hádiyseni birinch bolıp, Eyxenvald kuzatgan. Hár qanday ótkeriwshi átirapında magnit maydan payda boladı, bul maydan ózgermeytuǵın magnit maydanı menen tásirleniwi múmkin. Elektr tokı zaryadlanǵan zarrachalarning tártipli háreketi bolǵanlıǵı ushın, zaryadlanǵan zarrachalar aǵımı aldına magnit strelkası jaylastırilganda, onıń óz o'qi átirapında gúzetiliwin birinshi bolıp, tájiriybe jolı menen Ioffe kuzatdi. Hár qanday háreketleniwshi zaryadlanǵan zarrachalar átirapında magnit maydan ónim boladı, bul maydan mudamǵı magnit maydanı menen tásirleniwi kerek. Bul tásirlanishning úlkenligi hám baǵdarı tómendegishe anıqlanadı :

Tokli ótkeriwshi shamalasıda hám tártipli háreketdegi zaryadlanǵan zarrachalar shamalasıǵa magnit strelkası jaqınlashtirtilganda (yaǵnıy olar arasında belgili aralıq bolıwına qaramastan ) strelka tárepinen tásirdiń sezilishi belgili maydan payda bolganligini kórsetedi. Hár qanday tokli ótkeriwshi yamasa tártipli háreketdegi zaryadlar aǵımı átirapında magnit maydanı payda boladı.

3. Magnit maydan induksiya vektorı hám kúshlanganligi. Magnit maydan ózgesheliklerin tekseriw ushın buralish deformatsiyasini seza alatuǵın, jińishke ipga osib qoyılǵan ramkadan paydalanamız. Eger tokli ramka, tok ótip atırǵan ótkeriwshine jaqın keltirilsa, ol óz o'qi átirapında aylanıwı gúzetiledi.

Tokli ótkeriwshi hám ramkanıń óz-ara tásiri Usı tájiriybeni magnit maydanında jaylasqan ramka mısalında da gúzetiledi.

Magnit maydanına kiritilgen tokli ramka Animatsiyasınan fragment.Usı ótkerilgen tájiriybeler hám animatsiya kórsetiwlarınan usıdan ayqın boladı, tokli ramka magnit maydanına kiritilgende ol óz o'qi átirapında aylanadı. Sonday eken, magnit maydanındaǵı tokli ramkaǵa belgili kúsh momenti tásir etedi jáne bul kúsh momentiniń úlkenligi ótkeriwshiden ótip atırǵan tok kúshi hám ramkanıń kesim maydanıǵa tuwrı proporsional boladı.

M IS

Teńlemege proporsionallıq koeffitsiyenti B ni kiritemiz hám B magnit

maydan ózgesheligin xarakterleytuǵın fizikaviy parametr esaplanadı hám oǵan magnit maydan induksiya vektorı dep ataladı. Onıń ma`nisi Bul jerde Pm ramkanıń magnit momenti esaplanadı hám ol Pm = IS ga teń.

Hár bir sınaq konturǵa tásir etiwshi aylantıriwshı kúsh momentiniń ramkanı magnit momentine qatnası magnit maydannıń áyne noqatı ushın ózgermeytuǵın shama boladı. Magnit maydannıń muǵdarlıq xarakteristikası wazıypasın atqaratuǵın bul nisbat magnit induksiyasi B dep ataladıǵan vektor shamanı ańlatadı. SI sistemasında magnit induksiya birligi retinde magnit maydan sonday noqatınıń magnit induksiyasi qabıl etiliwi kerek, bul noqatqa kiritilgen magnit momenti 1 A. m2 bolǵan tegis konturǵa magnit maydanı tárepinen tásir etetuǵın aylantıriwshı momentiniń maksimal ma`nisi 1N. m ga teń bolıwı kerek. Bul birlik Tesla (Tl) dep ataladı :

N

1Tl  mA

1N m



 2

1A m



Hár qanday kórinistegi ótkeriwshilerden elektr tokı ótkende, onıń átirapında payda bolatuǵın magnit maydan baǵdarını anıqlaw ushın tómendegi tájiriybelerdi ámelge asıramız.

Tuwrı formadaǵı ótkeriwshiden tok ótkende magnit maydan kúsh sızıqları baǵdarını xarakteristikalaytuǵın animatsiyadan fragment

Sheńber formadaǵı ótkeriwshiden tok ótkende magnit maydan kúsh

sızıqları baǵdarını xarakteristikalaytuǵın animatsiyadan fragment

Solenoiddan tok ótkende magnit maydan kúsh sızıqları baǵdarını

xarakteristikalaytuǵın animatsiyadan fragment 4. Bio-Savar-Laplas nızamı jáne onıń qollanılıwı. Qálegen formadaǵı ótkeriwshiden tok ótkende onıń átirapında payda bolatuǵın magnit maydan induksiya vektorın Bio - Savar - Laplas nızamıǵa tiykarınan esaplaw múmkin.Tokli ótkeriwshiden r aralıqda jaylasqan qandayda bir noqattıń magnit induksiyasi ótkeriwshidegi tok kúshi I ga tuwrı proporsional bolıp, tokli ótkeriwshi elementinen magnit maydan induksiyasi anıqlanıwı kerek bolǵan radius vektordıń kvadratına teris proposional boladı.

dB r]

 k I[dl

r 3

Magnit induksiya vektorınıń modul ma`nisi

dB 

 sin

 k Idl r 2

bul jerde  - dl hám r vektorlar arasındaǵı múyesh. SI sistemasıda   4 0 teń, bul jerde μ0 - magnit mudamǵısı.

k ga



Bio - Savar Laplas nızamıǵa tiykarınan magnit maydan kúshlanǵan - ligini esaplaw animatsiyasınan fragment. Bio - Savar - Laplas nızamınıń qollanılıwı. Qálegen formadaǵı tokli ótkeriwshi payda etayotgan maydannıń qandayda bir noqatıdaǵı magnit induksiyasi onıń ayırım bólimleri payda etayotgan magnit induksiyalarining Elektronnıń gidromoment orbital momentler qatnası dep ataladı.

Elektronnıń yadro átirapında aylanıwıda onıń pretsessiyalanishi vujudga keledi hám oǵan Larmor pretsessiyalanishi dep ataladı. Sistemaǵa baǵdarı aylanıw o'qi menen uyqas tushuvchi bir jınslı kúshsiz mudamǵı magnit maydan kiritiliwi nátiyjesinde júzege keliwshi birdeyde zaryadlanǵan zarrachalar sistemasınıń qosımsha aylanıwı Larmor pretsessiyasi dep ataladı. Bul hádiyseni birinshi bolıp, 1895 jılda ingliz fizigi J. Larmor kuzatgan. Onıń atı menen atalıwshı teoremaga kóre, bir jınslı magnit maydan kiritilgende elektronlar sistemasınıń háreket teńlemesi óz

L 2 eH

 ( bul jerde e - elektronnıń zaryadı,



formasını saqlaydı, eger mc m - massası ) chastota menen maydan baǵdarı boylap tegis sheńberyotgan korrdinata sistemasıǵa o'tilsa, pretsessiya júz boladı. L  chastota Larmor chastotası dep aytıladı. Maydan L  chastotalı hár bir elektron atomi orbitasining maydan baǵdarı boylap pretsessiyasi payda bolıwına alıp keledi. Larmor pretsessiyasi zaryadlanǵan zarrachalarga Lorens kúshi tásir etiwine tiykarlanǵan hám giroskop háreketinde onıń aylanıw o'qi baǵdarını ózgertiwge ıntıladıǵan kúsh tásiridegi pretsessiyasiga uqsaw. Eger L  chastota magnit maydan bolmaǵanda zarrachalarning aylanıw chastotası menen salıwtirilganda kishi bolsa, Larmor teoremasi orınlı boladı. Elektronlar ushın hátte júdá kúshli magnit maydanda

(H 106 E) L   1013 s-1, negaki atomda elektronlardıń aylanıw chastotası

4 2

n Z ) 1016 s-1 tártipke iye. Bul jerde Z - yadro zaryadı, n - atomning bas

( 3 kvant sanı. Bunıń nátiyjesinde Larmor teoremasi júdá keń qollanılıw tarawıǵa iye. Elektronlar sistemasınıń qosımsha aylanıwı nátiyjesinde (Larmor pretsessiyasi) magnit maydanda sistemanıń magnit momenti júzege keledi. Sol sebepli Larmor pretsessiyasi tiykarında diamagnetizm, Zeyeman effekti sıyaqlı hádiyselerdi túsindiriw múmkin boladı. 2. Magnit singdiruvchanligi. Ótkeriwshilerden elektr tokı ótkende payda etatuǵın magnit induksiyasi B0 boladı. Usı magnit maydan induktsiyasınıń ma`nisi tokli ótkeriwshi qandayda ortalıqta jaylasqanda ózgeredi. Sebebi magnit maydan tásirinde ortalıqlardıń magnitlanıw ózgesheligi ámeldegi. Bul hádiyseni xarakterlew maqsetinde magnitlanıw vektorı teńlemesi kiritiledi. doimiy magnit maydanǵa jaylastırılǵan belgili atom zarralari tárepinen radio chastotalı nurlanıwdıń rezonansli (selektiv) sıpalıwı. Kópshilik elementar zarralar, tap toplar sıyaqlı, óz oqları átirapında aylanadı. Eger zarrachada elektr zaryadı bolsa, ol halda onıń aylanıwı dawamında magnit maydan payda boladı, yaǵnıy. ol ózin magnit sıyaqlı tutadı. Usı magnit sırtqı magnit maydan menen óz-ara tásirlashganda, bul elementar zarrachani quraytuǵın yadrolar, atomlar yamasa molekulalar tuwrısında maǵlıwmat alıw imkaniyatın beretuǵın hádiyseler júz beredi. Magnit -rezonans usılı biologiya, ximiya, geologiya hám fizika sıyaqlı pándıń hár qıylı tarawlarıda paydalanılatuǵın universal izertlew quralı bolıp tabıladı. Magnit jańǵırıqlardıń ekew tiykarǵı túri ámeldegi: elektron paramagnetik rezonans hám yadro magnit jańǵırıqsı.

Elektron paramagnetik rezonans (EPR).

Yadro magnitlı rezonansi (NMR).

NMR 1946 jılda amerikalıq fiziklar E. Persell hám F. Blox tárepinen jańalıq ashılǵan. Ózbetinshe islew arqalı olar magnit maydanlarda vodorod hám uglerod izotoplaridan biri sıyaqlı yadrolarning tuwrı aylanıwını rezonanslashtirish jolin taptılar. Bunday yadrolarni óz ishine alǵan úlgi kúshli magnit maydanǵa jaylastırılsa, olardıń yadroviy momentleri mudamǵı magnit shamalasıdaǵı temir filtrlar sıyaqlı " saflanadi". Usı ulıwma jónelisti RF signalları tınıshsız etiwi múmkin. Signal óshirilganida, yadro jıldamları dáslepki jaǵdayıǵa qaytadı hám bunday tiklanish tezligi olardıń energiya jaǵdayıǵa, átirapdaǵı yadrolar túrine hám basqa bir qatar faktorlarǵa baylanıslı. Ótiw RF signalınıń shıǵarılıwı menen birge keledi. Signal onı qayta isleytuǵın kompyuterge uzatıladı. Sol tárzde (kompyuter járdeminde NMR súwretlew) suwretlerdi alıw múmkin. (Sırtqı magnit maydanın kishi qádemler menen ózgertirganda, úsh ólshewli suwrettiń tásirine eriwiladi.) NMR usılı suwretdegi hár qıylı jumsaq toqımalardıń joqarı kontrastın támiyinleydi, bul kesel kletkalardı sawlarǵa salıstırǵanda anıqlawda júdá za’ru’rli bolıp tabıladı. NMR kóriw rentgenga qaraǵanda qawipsizlew dep esaplanadı, sebebi ol toqımalarǵa zálel etkazmaydi yamasa tırnaw ayrıqshalıqı keltirmeydi.

Juwmaq

Bul temanı úyrenip sonı juwmaq etiw múmkin, magnit maydanında spektrlarning ıdırawı Zeeyman effektine tiykarlanǵan bolıp bunda Zeeyman sırtqı magnit maydanı tásirinde spektral sızıqlar chastotasınıń hálsiz ózgeriwin taptı. Zeeyman effektiniń tiykarǵı maqseti, spektr sızıqlarınıń magnit maydanında ajırasıw hádiysesi úyreniw bolıp tabıladı. Zeeymanning normal effektin elektron qıyallar tiykarında aytıw Lorents teoriyasınıń sheshiwshi jetiskenliklerinen biri bolıp, keyingi baqlawlarda hádiyse kóbinese bunnan jáne de quramalı bolıwı anıqlanǵan halda da bul tabıslar iyiwmay turdi. Sonı aytıp ótiw kerek bul kvant mexanika tiykarında alınǵan ápiwayı Zeeyman effekti klassik fizikada alınǵan Zeeyman effektine sáykes keledi. Elektr maydan tásirinde spektr sızıqlarınıń ajırasıwı 1913-jılı Shtark tárepinen tabılǵan bolıp bu hodisa Shtark effekti dep ataldı. Klassik fizika bul hádiyseni túsintira almaǵan edi. Zeeyman hám Shtark hádiyselerin kvant mexanika tuwrı túsintirip berdi. Olar arasındaǵı parq spektr sızıqlarınıń ajırasıwı Zeyman effektinde bas kvant sanıǵa baylanıslımasligi, Shtark effektinde bolsa baylanıslılıǵı menen tusintiriledi.

Paydalanılǵan ádebiyatlar.

1. F. A. Korolev Optikalıqa, atom hám yadro fizikasılıq. Oqıtıwshı. Tashkent-1978.

2. S. A. Ahmanov, S..Nikitin, Fizicheskayaoptika, M., Izd. MGU, 1998 g.

3. I. V. Savelev, Kursobsheyfiziki, t. III, M., Nauka, 1982 g.

4. A. P. Matveev, Optikalıqa, Moskva, Visshayashkola, 1985.

5. G. S. Landsberg, Optikalıqa, Tashkent, Oqıtıwshı, 1981.

6. N. I. Gilteevskiy, Volnovayaoptika, Moskva, Visshayashkola, 1978.

7. G. A. Zisman, O. M. Todes, Kursobsheyfiziki, úshek III, Moskva, Nauka, 1970, 498 s.

8. N. M. Godjaev, Optikalıqa, Moskva, Visshayashkola, 1977.

9. I. Butikov, Optikalıqa, Moskva. Visshayashkola, 1986.

10. S. E. Frish, A. V. Timoreva, Kursobsheyfiziki, t. III, Moskva, Fizmatlit, 1962.

Paydalanılǵan saytlar

www. uzreferat. ucoz. net

www. title. ru

www. zıyanet. uz