O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi buxoro davlat universiteti «Fizika – matematika»

II BOB. YORUG’LIK OQIMI INTENSIVLIGINING TURLI MOYLARDA SUSAYISHI.
2.1. Moddalarning yorug’likni o’tkazishi va yutilish hodisalari.
Agar α qalinlikdagi qatlamdagi gebrat bo’lgan shaffof jismdan intensivligi I bo’lgan parallel nurlar dastasi yo’naltirishsa u holda berilgan muhitda yorug’likning yo’tilishi natijasida o’tgan nurning intensivligi I kamayadi. I>I₀.
Yorug’likning yutilishi klassik nazariya asosida chastotali garmonik tebranma harakat hosil qilgan holda xarakterlanuvchi maydonning chastotasiga teng chastotali yorug’lik to’lqini elektr maydon harakati ta’sirida manfiy zaryadlangan elektronlar molekula va atomlar musbat zaryadlangan yadro tomon siljiydi, elektron tebrangan holda manbada o’zgarib ikkilamchi to’lqinlarni o’zi nurlaydi. Interfernstiya natijasida tashuvchi to’lqinlar ikkilamchi qatlamda ampelitudasi to’lqinini vujudga keltiradi. Intensivlik fizik kattalik bo’lib, muhitda tarqaluvchi muhitga bog’liq o’zgaradi. Boshqacha qilib aytganda muhitda atom va molekula yutmay qolgan energiya nurlanish ko’rinishda qaytadi, ya’ni yutilish sodir bo’ladi. Yutilgan energiyaning boshqa turiga aylanib ketishi mumkin. Atom va molekulaning to’qnashishi natijasida yutilgan energiya xaotik harakat issiklik enrgiyasiga aylanishi mumkin.
Yorug’likning yutilishi kvant nazariyasi asosida. Kvant nazariyasiga ko’ra atom va molekulalar uzunliksiz emas, balki energiyaning diskret qiymatlariga ega. Yorug’likning muhit bo’ylab tarqalishida energiyaning bir qismi sistemalari uyg’onishiga sarf bo’ladi, bir qismi esa muhitdan chiqadi. Bunday o’zaro ta’sir natijasida muhitdan chiqqan nurning intensivligi muhitga tushgan yorug’likning intensivligidan kamroq bo’ladi [36, 37].
Shuni ta’kidlash kerakki, har bir elementar harakatda muhitning atom va molekulalari ta’sirda bitta faton yo’qoladi, oqibatda atom va molekula uyg’ongan holatga o’tadi. Bu foton energiya asosiy va uyg’ongan holat energiyasining farqiga mos kelishi kerak bunday yutilishi bir fatonli yutilishi deyiladi.
Moddadan yorug’lik o’tayotganda to’lqinning elektronmagnit maydon ta’sirida muhitning elektronlari tebranadi. Va bu to’lqin energiyasining bir qismi elektronlarning tebrantirishga sarf bo’ladi. Elektronlarga berilgan bu energiyalarning bir qismi elektronlar tarqatadigan ikkinlamchi to’lqinlar ko’rinishida yana yorug’lik qaytarib beriladigan uning boshqa bir qismi esa energiyaning boshqa bir turiga ham o’tishi mumkin. Agar moddaning sirtiga I intensivlikli parallel nurlar dastasi tushayotgan bo’lsa, yuqorida aytilgan jarayon oqibatda to’lqin modda ichiga kiradi.
Borgan sari uning I intensivligi kamaya boradi. Haqiqatdan ham tajriba yassi to’lqinning intensivligi I=I₀ e ^kd qonun bo’yicha simmetrik ravishda kamayadi. Bunda I₀ moddadan o’tgan to’lqin intensivligi k- to’lqin uzunligiga bog’liq bo’lgan yutilish koeffitsiyenti d-qatlamining qalinligi. k- ni o’lchaganda albatta, qorug’likning bir qismi tekshirilayotgan modda chegarasidan qaytishini hisobga olish va masalan real formulalari yordamida tegishli tuzatmalar kiritish kerak. Qalinligi d₁ va d₂ bo’lgan qatlamlardan o’tgan yorug’likning mos I₁ va I₂ intensivliklarini o’lchash yana ham qulayroq.
_(2.1.1.)
Ushbu munosabatdagi k yutilishi koeffitsiyentining haqiqiy qiymati, ya’ni yorug’likning qaytishiga tegishli tuzatmadagi holi bo’lgan qiymatini topganmiz.
Bu k koeffitsiyentning son qiymati moddaning yorug’lik intesivligi l=2,72 marta kamaytiruvchi qatlamining d=1/k qalinligini ko’rsatadi [42].
k koeffitsiyent to’lqin uzunligining funksiyasi bo’lgani uchun odatda uning ko’rinishlari jadval shaklida yoki tasvirlangan grafik ko’rinishida bo’lib unda ko’p yutilishning ensiz sohalari bor bo’lar yaqin joylashgan to’lqin uzuksizlari esa sezilmas darajada susaymasdan o’tadi. I=I₀ exp umumiy qonunyat k yutilish koeffitsiyenti to’g’risida tushuncha kiritadi va yutuvchi modda qilingan arifmetik progressiya bo’yicha ortib borgan holda yorug’likning intesivligi geometrik progressiya bo’yicha kamayib borishini ko’rsatadi. Bu qonun Buger 1729 yil tajribada topgan va nazariya jihatidan asoslab bergan. Bu qonunning fizik ma’nosi quyidagiga yutish ko’rsatgichi yorug’likning intensivligiga binobarin yutuvchi qatlamning qalinligiga bog’liq emas.
S.I.Vobilov yorug’likning intensivligi o’zgarishining juda keng sohada (taxminan 10²⁰ marta) Buger qonun to’g’ri ekanligini ko’rsatadi. Ammo shuni hisobga olish kerakki, yorug’lik yutgan energiyani ajaratadi. Molekula holi bunday holatga turganida uning yorug’likni yutish qobilyatini o’zgargan bo’ladi. S.I.Vavilov tajribalarida Buger qonunning eng katta intensivliklarda ham to’g’ri bo’lishi shu narsani isbot qiladiki har bir paytda bunday uyg’ongan molekulalar soni juda oz bo’ladi, ya’ni molekulalar uyg’ongan holatda juda qisqa turadi. Haqiqatdan bu tajribalarda ishlatilgan barcha moddalarda molekulalarning uyg’ongan holatda turishi vaqti s ortmaydi. Juda ko’p moddalar ana shu turga ta’luqli, demak ular uchun Buger qonuni o’rinli. Uyg’ongan holatda bo’lish vaqti ancha katta bo’lgan moddalarning maxsus ianlab olib S.I.Vobilov yorug’lik intensivligini yetarlicha katta bo’lganda yutilishi koeffistentining kamayishini kuzata oladi. Buger qonunidan bu chetlanishlar alohida ahmiyatga ega, chunki ular tarixan birinchi marta chiziqli bo’lmagan optik hodasilar ya’ni superpozitsiya prinsipiga bo’ysunmaydigan hodisalar mavjud bo’lishini ko’rsatadi [43, 44]. Demak, Buger qonuni chekli sohada qo’llaniladi. Biroq yorug’lik intensivligi uncha katta bo’lmagan hamda tom va molekularning uyg’ongan holatda bo’lishi vaqti yetarlicha qisqa bo’lgan juda ko’p hollarda Buger qonuni yuqori darajadagi aniqlikda to’g’ri bo’ladi. Buger zichligi hamma joyda ham bir xil bo’lmagan muhitdan yorug’lik yutishi masalasini ko’rib chiqadi va nurlarni tutib qola oladigan yoki soni va nurlarini tutib qola oladigan yorqin sochib yuboradigan soni tok zarralarining tok zarralarining uchratganidagina yorug’lik bir xil o’zgara oladi va demak yutish uchun qonunlarida joylashgan moddda misollari ahamiyatga egadir deb ishonch bildiradi. Bugerning bu ikkinchi qonuni katta amaliy ahmiyatga ega. Chunki tajriba haqiqatdan ham shuni ko’rsatadiki yorug’lik gaz molekulalari yutgandagi ya’ni deyarli yutmaydigan erituvchi erigan modda molekulalari yutgandagi hollarda yutish koeffitsiyenti yorug’lik to’lqini yo’lidagi birlik uzunlikda joylashgan yutuvchi molekulalar soniga ya’ni S konsentratsiyaga proporsional bo’ladi. Boshqach qilb aytganda k absobsiya (yutish) koeffitsiyenti
K =A^.S _(2.1.2.)
munosabat bilan aniqlanadi va Bugerning umumlashgan qonun.
_(2.1.3.)
ko’rinishini oladi. A-konsentratsiyaga bog’liq bo’lmagan va yutuvchi modda molekulasi uchun xarakterli bo’lgan yangi koeffistentidir. Ya’ni konstenrastiyaga bog’liq emas deb tasdiqlaydigan qonun ko’pincha qonun deyiladi. Chunki 1852 yil rangli suyukliklarning yorug’lik yutish ustida o’tkazgan o’lchashlari asosida ana shunday xulosaga kelgan edi [47, 48]. Bu qonunning fizik ma’nosi molekulaning yutish qobilyati atrofidagi molekulalarga bog’liq emasligidan iborat. Bu qonun qoida deb qarash to’g’ri bo’ladi, chunki ko’p hollarda ayniqsa konsentratsiya ancha kattalashganda ya’ni yutuvchi modda molekulalari orasidagi masofa ancha kichiklashaganda bu qonundan chetlashlar kuzatiladi. Xuddi shunga o’xshash ko’pincha erigan moddalar uchun A koeffitsiyentining qiymati erituvchining tabiatiga bog’liq bo’ladi. Bu ham tekshirilayotgan molekulalarning ta’sir qilishini ko’rsatadi.
Kvant tasavvurlar sohasida tebranishlarning xususiy chastotasiga E_m va E_n energiyali m va n holatlar orasidagi o’tishlarning.
_(2.1.4.)
Chastotasi to’g’ri keladi. Binobarin 1/2 w₀ chastotali yo’tilish chizigi atomning n holatidan birdaniga 2 foton yutib o'tishi to’g’ri keladi, chunki
_(2.1.5.)
chastotali chiziqqa esa atomning 3 foton yutib o’tishi to’g’ri keladi. Bu hodisa ko’p fotonli yutilishi deb ataladi. Ko’p fotonli yutilishini M.Geppert-Mayer 1931 yilda nazariy ravishda oldindan aytgan, lekin u faqat 1962 yilda (Qayzer va Gapprem) va aktivlangan f₂ kristalliga yetuk lazer nuri tushirilganda eksperimintal ravishda aniqlangan. Bundan keyingi tadqiqotlarda ko’p fotonli yutilishi metallar bug’ida organik bo'yoqlar eritmalaridan yarim o’tkazgichlarda organik va noorganik kristallarda hamma gazlarda batafsil o'rganilgan.Ko’p fotonli yutish juda xilma xil namayon bo’lishi mumkin [50, 53]. Masalan modda tarkibida va chastotali spektral komponentlar bo’lgan yorug’lik yog’dirilsa u holda shart bajarilganda 2 ta hw va hw₂ foton yo’tilishi mumkin. Ko’p foton yutish natijasida optik elektron atomdan ajralib kela oladi. Ko’p fotonli ionlashish (S.S.Varonov, N.B.Delone, 1965 yil) masalan neodim lazeri nurlanishi 21 fatonni yutilishi oqibatida geliy atomni (ionlashish potenstialli 24, 58 eV) ionlangan. Bunday tajribalarda quvvati lazerlarning impulsiv 10⁹-10¹³W/sm qiymatlarga erishadi, elektr maydon kuchlanganligi esa 10⁹-10¹³W/sm bo’ladi.