Modul №1 optika fanining rivojlanish tarixi

2. Sun’iy aylanish. Optikaviy nofaol moddalar magnit ta’sirida qutblanish tekisligini aylantirish xususiyatiga ega bo’lishi mumkin. Bu hodisani Faradey (1846 y.) kuzatgan. Shuning uchun bu hodisa ba’zan Faradey samarasi deb yuritiladi.
Qutblanish tekisligining aylanish burchagi yorug’likning modda ichida bosib o’tgan yo’li va magnit maydon kuchlanganligiga proporsionaldir:
(19.4)
V- koeffitsiyent Verde doimiysi yoki solishtirma magnitaviy aylanish deb ataladi. U yorug’likning to’lqin uzunligiga bog’liq.
Saxarimetriya.  ning ma’lum bir eritmada tegishli to’lqin uzunligi va temperaturaga oid qiymatini topib, eritilgan aktiv moddaning konsentratsiyasini aniqlashda quyidagi formuladan foydalanish mumkin:
(19.5)
Bunda [α] gradus hisobida, l detsimetr va c – g/sm³ hisobida ifodalanadi, u holda [α] doimiy solishtirma aylantirish deyiladi. Masalan, qamishdan olingan shakarning suvdagi eritmalaridan t=20^o S da sariq nur (natriy bug’larining chizig’i λ = 589,3 nm) o’tkazilganda α = 66^o46^’ bo’lgan.
Aktiv moddalarning konsentratsiyasini o’lchashning bu usuli ishonchli va tezkor bo’lgani uchun u kamfara, nikotin va ayniqsa shakarli moddalar (jumladan, qand ishlab chiqarish sanoatida) ishlab chiqarishda miqdorlarni aniqlashda qo’llaniladigan asosiy usul bo’lib hisoblanadi. Ma’lum xalqaro ko’rsatmalarga muvofiq bajariladigan o’lchash ishlari dunyo tomonidan e’tirof etilgan rasmiy nazorat usullari hisoblanadi. Shuning uchun bunday o’lchash ishlariga mo’ljallangan asboblar yuksak darajada takomillashtirilgan; bu asboblar polyarimetrlar yoki saxarimetrlar deyiladi.
Qand konsentratsiyasi aniqlanganda naychaga qand eritmasi quyiladi va uni analizator va polyarizator orasiga joylashtiriladi. Naychada eritma bo’lmaganda analizatorning ko’rish maydoni yarim soyaga qo’yilgan holati qayd qilinadi. So’ngra naychaga qand eritmasi to’ldirilganda ham shunday holat aniqlanib, so’ng qutblanish tekisligining aylanish burchagi topiladi. (4) formulaga asosan qand eritmasi hisoblanadi.
Magnit maydoni ta’sirida yorug’likning qutblanish tekisligi aylanishiga bag;ishlangan tajribalarida magnit hodisalari bilan optik hodisalar o’rtasida borligini aniqlab bo’lgach, Faradey spektral chiziqlarga ham magnit maydoni bilan ta’sir ko’rsatishga urinib ko’rdi. Uning oxirgi tajribalaridan biri (1862 y.) elektromagnit qutblari orasiga qo’yilgan natriy bug’lari spektrini maydon berilgan va yo’qotilgan paytlarda kuzatishdan iborat edi. Bunda hech qanday hodisa yuz bermagan; bunday bo’lishiga Faradey ishlatgan texnik vositalarning takomillashmaganligi (spektral apparatning ajrata olish qobiliyati past va ishlatilgan magnit maydonlari kuchsiz bo’lganligi) sabab bo’lgan.

Faradeyning birinchi magnito-optik kashfiyotidan rosa yarim asr o’tgach, Zeyeman (1896 y.) tashqi magnit maydoni ta’sirida spektral chiziqlar chastotasining zaif o’zgarishini topdi. Zeyeman qurilmasining prinsipial sxemasi Faradeyning oxirgi tajribasidagi qurilmasiga mos kelar edi. Biroq bundan keyingi tajribalarda Zeyeman muhim qo’shimcha kiritdi: Zeyeman spektral chiziqlar chastotasining o’zgarishini kuzatishdan tashqari, Lorents ko’rsatmalariga muvofiq bu chiziqlar qutblanishining xarakteriga ham diqqat jalb qildi; ma’lumki, o’sha vaqtda Lorents optik hodisalarning elektron nazariyasini ham rivojlantirayotgan edi.
Zeyeman tajribalarining sxemasi va kadmiyning juda ensiz yashil-zangori chizig’i uchun amalga oshirish mumkin bo’lgan eng sodda holdagi natijalari quyidagidan iborat. Bir jinsli 10 000-15 000 E maydon hosil qiga oladigan kuchli elektromagnitning qutblari orasiga chiziqli spektr bera oladigan manba, masalan Geysler nayi yoki vakuum yoyi qo’yiladi. Magnit maydonini ko’ndalangligi gina emas (ko’ndalang effekt), balki maydon bo’ylab ham kuzatish (bo’ylama effekt) mumkin bo’lishi uchun elektromagnitning o’zagi teshib qo’yilgan. Yorug’lik ajrata olish kuchi katta (100 000 chamasida) bo’lgan Sp spektral asbobga, masalan, difraksion panjara yoki interferension spektroskopga tushiriladi.
Chiqayotgan yorug’likning qutblanish xarakterini analiz qilish uchun nur yo’liga har xil moslamalar (L linza, N analizator va chorak to’lqinli plastinka) qo’yiladi. Yorug’likni magnit maydonning o’zi qutblaydi. Spektral chiziqlarning murakkab turlarinin kuzatish uchun kuchliroq (40 000 E ga yaqin) magnit maydonlari va kuchliroq spektral asboblar (ajrata olish kuchi 300 000-400 000 chamasida) ishlatishga to’g’ri keladi.
Eng sodda spektral chiziqlarga, masalan, H, Zn, Cd larning ba’zi chiziqlariga oid natijalar quyidagidan iborat. Magnit maydoni bo’lmagan vaqtda chastotasi ν bo’lgan chiziq magnit maydonida maydon bo’ylab kuzatishda chastotalari va bo’lgan duplet tarzda ko’rinadi: bundagi birinchi chiziq chap doira bo’ylab, ikkinchisi o’ng doira bo’ylab qutblanadi; maydonga ko’ndalang kuzatishda bu chiziq chastotalari , , bo’lgan triplet tarzda ko’rinadi; chetki chiziqlar (σ-komponentalar) shunday qutblanganki, ulardagi tebranishlar magnit maydonining yo’nalishiga perpendikulayr bo’ladi, o’rtadagi chiziqning (π-komponentaning) qutblanishi magnit maydini bo’ylab tebranishga mos keladi. siljish kattaligi magnit maydonining kuchlanganligiga proporsionaldir.
N ihoyat, π-komponentaning intensivligi intensivliklari teng bo’lgan har bir σ-komponentaning intensivligidan ikki marta kuchlidir; doiraviy qutblangan komponentalarning bo’ylama effektdagi intensivligi ko’ndalang effektdagi π-komponentaning intensivligi bilan bir xil bo’ladi.
Intensivliklarning bayon etilgan taqsimoti shuni ko’rsatadikim kuchlanganligi nolga teng bo’lgan maydonga o’tilganda spektral chiziqlar ajralmaydi, har qanday yo’nalish bo’yicha atom nurlanishining intensivligi bir xil bo’ladi, haqiqatda ham xuddi shunday bo’ladi.
Zeyeman hodisasi nazariyasining asoslarini Lorents yaratgan; u Zeyeman tadqiqotlaridan xabardor bo’lib, bu ishlarning borishiga yo’l-yo’riq ko’rsatib turgan.
Lorentsning elektron tasavvurlaridan kelib chiqadigan dispersiya nazariyasi atomdagi optik jarayonlargaelektronlarning harakati sabab bo’lsa kerak, deb faraz qilishga imkon beradi. Bunda monoxromatik yorug’lik nurlarini elektronning oddiy garmonik qonun bo’yicha qiladigan, ya’ni kvazielastik kuch ta’siri ostida qiladigan harakatining natijasi deb, magnit maydoni ta’siri ostida nurlarning o’zgarishini esa elektron harakatining harakatdagi elektr zaryadiga magnit maydoni ko’rsatayotgan qo’shimcha kuch tufayli o’zgarish natijasi deb qarash kerak. Bu qo’shimcha kuch quyidagi ko’rinishda ifodalanadi:
(19.6)
Bu holda kuch (υ, H) tekislikka tik bo’lgan chiziq bo’ylab biror tomonga yo’naladi, uning qaysi tomonga yo’nalishi e ning ishorasiga va υ bilan H yo’nalishlari orasidagi munosabatga bog’liq; bu yerda e – zaryad kattaligi, υ – zaryad tezligi, H – magnit maydonining kuchlanganligi bo’lib, hamma miqdorlar SGSM sistemasida berilgan.
Magnit maydonning elektron harakatiga ko’rsatadigan ta’sirini to’laroq tadqiq qilish elektronning burchak tezligi o’zgarganda uning orbitasining r radiusi o’zgarmasligini ko’rsatadi. Orbitaning radiusi o’zgarmagani uchun burchak tezlik ± Δ ω miqdorda o’zgarganda chiziqli tezlik Δυ = ± r Δω miqdorda o’zgaradi, demak, elektronning kinetik energiyasi o’zgaradi. Bunda energiya qanday kuchlarning bajargan ishi hisobiga o’zgaradi, degan savol paydo bo’ladi. (Lorents kuchi tezlik yo’nalishiga perpendikulyar bo’lib, ish bajarmaydi.) Masala elektromagnit induksiya hodisalariga keltiriladi. Magnit maydoni berilganda maydonning kuchlanganligi noldan H ga qadar o’zgarguncha o’tgan vaqt ichida induksion elektr yurituvchi kuchi, ya’ni uyurmali elektr maydoni ta’sir qiladi; bu maydonning chiziqlari o’zgarayotgan magnit oqimining yo’nalishiga perpendikulyar bo’lgan tekislikda yotadi. Bu uyurmali maydon elektronga ta’sir qiladi va o’zi uyurmali bo’lgani sababli elektron yopiq yo’lda harakat qilganda ham biror ish bajarib, elektronning orbitadagi harakatining kinetik energiyasini o’zgartiradi.