O`zbekiston respublikasi oliy va o`rta maxsus ta`lim vazirligi termiz davlat universiteti

3. Kompton effekti
Kompton effekti.Tarqalayotgan yorug`lik to`lqinining elektr maydoni modda atomlari va molekulalari tarkibiga kiruvchi elektronlarni qo`zg`atib, u yoq bu yoqqa silkitib harakatga keltiradi.
Tebranayotgan elektronlar o’z navbatida hamma tomonga nur tarqatuvchi ikkilamchi sferik to`lqinlarning manbalari bo`lib qoladi va natijada yorug`likning kombinatsion sochilishi degan hodisa yuz beradi. Lekin ,bir jinsli va shaffof (tiniq) muhitlarda yassi to`lqin tevarak-atrofga sochilmasdan to`g`ri chiziq bo`ylab tarqaladi. Ikkilamchi barcha to`lqinlarning natijaviy to`lqini bitta to`g`ri chiziq bo`ylab tarqaluvchi to`lqin hosil qilishlari uchun ,ikkilamchi barcha manba elementlarini hajmi bir xil va ularning har biridagi atom-nurlatkichlarni soni ham bir xil bo`lishi kerak. Bunday shartni bajarilishi uchun muhitni ideal bir jinsli va tiniq bo`lishi talab qilinadi. Makroskopik nuqtai nazaridan yorug`likni sochilishini ro`y berishiga sabab muhitni nojins ekanligidir. Muhitni bir jinsliligi ozgina buzilgan bo`lsa , u holda sochilgan nurlanishning ulushi ham tushayotgan parallel nurlarga yon tomonga o`tib qaraganimizda ularni ko`rmaymiz, chunki yorug`lik deyarli yon tomonga sochilmaydi. Shunday qilib , sochilish muhitning bir jinsli bo`lmagan sohasida ro`y beradi, agar sohaning o`lchami tushayotgan yorug`lik to`lqinining to`lqin uzunligiga yaqin bo`lsa, sochilish yanada kuchayadi. Tajribalardan yaxshi ma`lumki hattoki har xil aralashmalardan juda ham yaxshi tozalangan qattiq ,suyuq va gaz jismlarda ham yorug`likning sochilishi yuz beradi. Albatta , sof jismlardagi yorug`likning sochilishi kuchsiz, lekin shunga qaramay u prinsipial juda ham muhim ahamiyatga ega bo’lgan hodisadir. Nima uchun sof deb hisoblangan moddalarda ham yorug’lik sochilishi yuz beradi va ularda nqaday qilib optikaviy nojinsliklar hosil bo`ladi? Ideal sof muhitning optik nojinsligini fizikaviy sabablarini 1908-yilda M.O.Smomuxovskiy ko`rsatgan. Muhit molekulalarining tartibsiz issiqlik harakati tufayli unda zichlik fluktuatsiyasi ham sodir bo`ladi. Zichlik fluktuatsiyasidayorug`likning sochilish molekulyar yoki reley sochilishi deyiladi. Muhitning qisilishi yuqori bo`lgan holatlarda zichlik fluktuatsiyasi, ayniqsa, shunday kuchli bo`ladi. Bunday kiritik nuqtalarda yorug`likning sochilishi ham intensiv bo`ladi. Masalan , efir bilan to`ldirilgan shisha ampulasi kiritik holatga yetganda ekranda
qora dog` hosil bo`ladi. Yorug`likning foton nazariyasiga tayangan va J.Jensning matematik hisoblaridan ilhomlangan Kompton 1923-yilda Rentgen nurlari bu tayinli impulsga ega bo`lgan fotonlar oqimidir degan ilg`or g`oyani ilgari surdi. Fotonlar boshqa zarrachalarga o`xshash deb unga impulsni va energiyani saqlanish qonunlarini tadbiq etish mumkin. Reley sochilishining xarakterli xususiyati shundaki , bunda sochilgan nurning chastotasi muhitga tushayotgan nurlanish chastotasiga teng bo`ladi. Sochilishning bunday turini Reley aniqlagani uchun uni Reley sochilishi deyiladi va bu sochilish kogerent tarzda yuz beradi. Shu sababli ham Reley sochilishiyorug`likning kogerent sochilishidir. Biroq ko`p atomli molekulalardan tashkil topgan muhitda yorug`lik sochilishi yuz bersa, u holda sochilgan nurlanish spektrida qo`shimcha chiziqlar, chiziqcha yo`ldoshlar (sateliklar)paydo bo`lishi eksprementlarda kuzatilgan.
Kompton tajribasiga fotonlarning bir qismi atomlarning ichiga kirib borishi va ular bilan ichki elektronlar to`qnashuvi ro`y berishi mumkin. Kombinatsion sochilishda molekulalarning boshlang`ich va oxirgi holati turli kombinatsiyada bo`ladi va sochilish jarayoni nokogerent bo`ladi. Kogerent sochilishda tushayotgan nurlanish energiyasining yutilishi va ikkilamchi nurlanishning paydo bo`lishi orasida yorug`lik fazasini o`zgartiruvchi hech qanday jarayon bo`lmaydi. Nokogerent sochilishda esa aksincha yutilishi va sochilishi oralig’ida faza o`zgarishi sodir bo`ladi. Shuning uchun ham yorug`likning kombinatsion sochilishi nokogerent sochilishdir. Kompton effekti va Roman effektidagi nokogerent sochilish jarayonlarining mexanizmi, mohiyati va fizikaviy sabablarini faqat kvant fizika tasavvuridoirasidagina turib tushuntirish mumkin . Bu hodisalarni kvant tahlili yana bir bor elektromagnit nurlanishi sochilish jarayonlarida ham diskret xarakterli ekanligini nurlanish sochilish jarayonlarida ham isbotlaydi. Demak , yuqoridagi gaplardan biz elektromagnit to`lqinlari nurlanish,yutulish va sochilish jarayonlarida kvantlanish xususiyatiga ega degan tushunchaga kelamiz. Quyida kompton effekti bilan tanishamiz.
Kompton effekti haqida.
Elektromagnit nurlanishi korpuskulyar xususiyatga ega ekanligini tasdiqlovchi hodisalardan yana biri Kompton tajribasidir. Mazkur tajribada fotonlar bilan elektronlarning o`zaro to`qnashuvi katta bo’lgan energiyalarda o`rganildi. Kompton turli yo`nalishda sochilgan rentgen nurlarini o`lchash bilan bir qatorda sochilgan nurlarning to`lqin uzunligini o`lchashga muvaffaq bo`ldi.
Eksperementning natijalari energiya va impulsning saqlanish qonunlarining fotonlar va elektronlar uchun o`rinli ekanligini to`la tasdiqladi,chunki bu tajribada foton impulse ham o`lchangan edi. Shu bilan birga bu tajriba fotonning naqadar to’g’ri ekanligini ham isbotladi. Kompton formulasida doimiylikni paydo bo’lishi esa foton – elektron to’qnashuvi kvant xarakteriga ega ekanligini ko’rsatadi. ni elektromagnit spektri shkalasini barcha sohalarida ro’y beradigan hodisalarida ishtirok etish uning universal doimiylik ekanligidan xabar beradi. uni issiqlik nurlanish jarayonida fotoeffekt va Kompton effektida paydo bo’lishi albatta, oddiy hol emas edi. Bu mikroolamdagi barcha jarayonlar kvant hodisalar ekanligini ko’rsatar va ularni tushuntirish uchun kvant nazariyasi yaratilishi kerak ekanligini taqozo etadi.
Kompton tajribasi va natijalari.
1922-1923-yillarda A. Kompton rentgen nurlarining bir qator moddalarda sochilishini kuzatdi va o’rgandi. Kompton turli yo’nalishda sochilgan Rentgen nurlarini o’rganish bilan bir qatorda ularning to’lqin uzunliklarini ham o’lchadi . Antikatot –AK ga kelib tushgan elektronlar unda tormozlanadi (to’xtab qoladi).
Klassik elektromagnit nazariyaga binoan elektronlarning tormozlanishi natijasidaelektromagnit nurlanish sodir bo’ladi, (bu nurlanish 1885-yilda birinchi bo’lib K.
Rentgen tomonidan kuzatilgani uchun rentgen nuri deb ataladi ) . Antikatod molibdendan qilindgan bo’lib, undan chiqqan rentgen nurlarining to’lqin uzunligi 0.46 ga teng bo’lib, molibdenning k - chiziqli deyiladi va uning energiyasi taxminan 20kVt dir.trubkani shisha qobig’idan o’tgan rentgen nurlari kollimator (k),diafragma (D) va filtr (F) yordamida tozalanadi va sochuvchi modda grafitga (nishon )yo’naltiriladi, k- kollimator bir xil to’lqin uzunlikka ega bo’lgan birlamchi rentgen nurlarini o’z tirqishidan o’tkazadi, D- diafragma esa keraksiz nurlarni nishonga o’tkazmaydi. F- filtrdan o’tgan nurlarni bir xil to’lqin uzunlik ga ega bo’lgani uchun deyarli monoxramatik nurlar hisoblanadi. Grafitdan sochilgan nurlar spektrometrda qayd qilinadi. Spektrografni asosiy elementlari tajriba vaqtida tebranuvchi k - kristalldan va FP – fotoplastinkadan iborat.Spektrometr birlamchi
nurga nisbatan burchak ostida joylashtirilgan . Trubkani siljitish yoki burishi orqali sochilish burchagi o’zgartish mumkin. Grafitdan burchak ostida sochilgan rentgen spektrometrning k-plastinkasiga kelib tushadi va uni tebratadi . kplastinkani qaytgan nurlar FP-fotoplastinkaga qayd qilinadi. Plastinkadagi qorayish chiziqlari o’rniga qarab -siljish burchagi aniqlanadi. Kristalldan rentgen nurlarining sochilishi Bregg Vulf formulasi deyiladi, ya’ni
2dsin =n λ n=1,2,3…(1)
Bunda d-kristall doimiysi, n-qaytgan nurlarining maksimumlarining tartibi, - siljish burchagi. Shunday qilib, fotoplastinkadagi qorayish chiziqlarini o’rniga qarab va (1) formula yordamida sochilgan nurning to’lqin uzunligi hisoblanadi. - burchakni o’zgartirish bilan Kompton turli yo’nalishdagi grafitdan sochilganrentgen nurlarini o’lchadi. Sochilgan rentgen nurlarining intensivligi ionizatsion kamera yordamida aniqlanadi va quyidagi intensivlik taqsimlanishi olingan.

6-chizma. Kompton tajribasining sxemasi.
Tajriba sxemasi quyidagicha: molibden antikatodli T - rentgen trubkaning nurlanishi R grafit parchasida sochiladi. Sochilgan rentgen nuri qator sistema orqali o’tib spektrografning kristalliga tushadi. Sochilish burchagi
- ni o’zgartirish mumkin.
Turli burchaklarda sochilgan nurlarning tajriba natijalari (2-chizmada) sxematik tasvirlangan. (2-chizmaning) bog‘lanish egriliklaridan ko‘rinadikim, turli burchak ostida to‘lqin uzunligi ₀ dan tashqari sochilgan nurdan tashqari to‘lqin uzunligi λ ₀ bo‘lgan ikkinchi komponentli nur hosil bo‘ladi.
Kristallga tushuvchi rentgen nurining to‘lqin uzunligi λ₀ dan kristalldan sochilgan nurning to‘lqin uzunligi ning farq qilishi Kompton samarasi deb nomlandi. (2- chizmada) grafikda to‘lqin uzunligining o‘zgarishi ₀ muttanosib bo‘ladi.sin² ) va kristallga tushuvchi rentgen nurining to‘lqin uzunligi λ₀ ga bog‘liq bo‘lmaydi, muttanosiblik koeffitsienti esa 0.048*10^-10m demak Kompton samara quyidagi formula bilan aniqlanadi: Δλ=0.048*10^-10sin²(

7-rasm.
Atomga (kristallga) tushayotgan foton uning elektroni bilan to‘qnashadi, foton harakat yo‘nalishini va chastotasini o‘zgartiradi va to‘qnashganda foton bir qism energiyasini atomning elektroniga beradi (erkin elektron fotonni yutmaydi va uni nurlamaydi). Shunday qilib, foton elektron bilan to‘qnashganda energiyasini kamaytiradi, uning to‘lqin uzunligi esa kattalashadi.
Sochilgan rentgen nurlanishida sochilayotgan nurlanishning to’lqin uzunligidan farqli bo’lgan to’lqin uzunliklari nurlanishning hosil bo’lishi Kompton effekti degan nomni oladi. (7-rasmda) A) grafik to’lqin uzunligi λ₀=0.71 A⁰
= 0.71 (E 20keV)ga teng bo’lgan nurlanishni xarakterlaydi.B), S), D) grafiklarda esa =45⁰ ,90 ⁰va 135⁰ dan sochilish burchaklari uchun sochilish spektrining intensivligini xarakterlaydi. (2-rasmda) grafiklarni manzarasiga qarab Kompton tajribasiga quyidagi natijalarni berish mumkin: Sochilish spektrida λ₀ to’lqin uzunligiga ega bo’lgan birlamchi nurlar bilan bir qatorda ₀-to’lqin uzunligiga ega bo’lgam ikkilamchi rentgen nurlari mavjud. Bu to`lqin uzunligidan bir-biridan farq qiladi va bu farq juda ham kam.
1. ƛ -to’lqin uzunlik doimo ƛ₀ to’lqin uzunlikdan katta ,ya`ni ƛ ₀ aksincha
, ὡ ₀.
2. Sochilish burchagi θ ortishi bilan siljimagan komponentaning intensivligi
kamayadi, aksincha siljigan komponentaning intensivligi esa oshadi.
3. Siljigan nurning to`lqin uzunligi sochilish burchagi θ ga bog`liq, biroq
sochuvchi moddaning tabiatiga bog`liq emas. Kompton effektini tavsiflovchi
formula quyidagi ko`rinishga ega:
Δλ=λ-λ₀=0.048*10^-10*sin²( )

8-rasm. Kompto effekti modeli
Qizig`i shundaki litiy elementidan qilingan tajribada sochilgan nurlanish spektrida faqat bitta maksimum, ya`ni faqat siljish komponentasi kuzatiladi. Og`ir element misda qilingan tajriba esa siljigan komponentaning intensivligi siljimagan komponentaning intensivligidan deyarli katta.
Xulosa
1. Tаshqi fotoeffеktdа yuz bеrаdigаn jаrаyonni uchtа bosqichgа bo`lish mumkin ekаn: fotonning elеktron tomonidаn yutilishi, elеktronni mеtаll sirtigа hаrаkаti vа oxiri mеtаll-vаkuum hosil qilgаn potеnsiаl to`siqni yеngib mеtаll sirtini tаshlаb chiqib kеtishi.
2. Bittа fotonli fotoeffеktdа hаr bir foton bittа elеktron tomonidаn yutilаdi vа hаr bir elеktron bittа foton yutаdi dеb qаrаlаdi. Biror zichlikdаgi yorug`lik oqimlаrini nurlаydigаn lаzеrlаrni pаydo bo`lishi ikki fotonli vа uch fotonli fotoeffеktlаrni o`rgаnishgа hаm yo`l ochdi. Mаsаlаn, ikki fotonli fotoeffеktdа elеktron muhit bilаn o`zаro tа`sirdа enеrgiyasini yo`qotgunchа ikkitа fotonni yutib olishi mumkin. Bu holdа fotoeffеkt sodir bo`lishi uchun
h ya’ni
formulа o‟rinlidir. Bundа E_F - Fеrmi enеrgiyasi. Аbsolyut nol tеmpеrаturаdа elеktronlаrning eng kаttа enеrgiyasi E _F ga teng. Mеtаll sirtidа elеktronni uzish uchun kеrаk bo`lgаn minimаl kinеtik enеrgiya
h =E ₀-E _F λ
fotoeffеktni qizil chеgаrаsini bеlgilаydi. T>0 dа elеktronlаrning enеrgiyasi Fеrmi sаthidаn kаttа bo‟lishi mumkin. SHungа ko‟rа fаqаt T=0 dа qizil chеgаrа mаvjud, tеmpеrаturа oshgаndа - λ>λ_k, dеmаk fototok mаvjud.
3. Fotoeffеkt hodisаsidа hаm h - doimiylikni pаydo bo`lishi vа uni qiymаti аbsolyut qorа jism uchun yozilgаn Plаnk formulаsidаgi h gа tеngligi uni univеrsаlligidаn dаrаk bеrаrdi. O`z nаvbаtidа h ni biror bir formulаdа uchrаshishi hodisаni kvаnt xususiyatgа egа ekаnligigа аsosiy ishorа edi. Tashqi fotoeffektga asoslangan fotoelementlarning afzalligi – fototokning nagruzka o`zgarganda o`zgarmasligi ekan;
4. Fototok qiymati qancha kichik bo`lmasin qarshiligi katta bo`lgan istemolchiga ulash mumkin ekan;
5. Qarshlik o`rniga sig`im ulash va sig`imdagi kuchlanishni o`lchab, bir qator muhim kattaliklarni, masalan, stabillashmagan manbadan tushayotgan yorug`lik oqimini, fotosignallarni o`lchash mumkin.
6.Uzun to`lqinli (infraqizil) diapazonda ishlovchi maxsus fotoelementlar texnikada ishlab chiqarish jarayonlarini boshqarish va nazorat qilishda, tasvir uzatish vatelevidenieda lazerlarga asoslangan optik aloqa va hokazolarda ishlatiladi.
Kompton turli yo’nalishda sochilgan Rentgen nurlarini o’rganish bilan bir qatorda ularning to’lqin uzunliklarini ham o’lchadi . Rentgen nurlarining modda tomonidan sochilishini organish natijasida Kompton 1923-yilda muhim hodisa kashf etdi. Bu hodisa bizning fotonlar haqidagi tasavvurlarimizni ancha chuqurlashtirdi.
Kichik energiyalari yoruglik zarralari uchun Kompton effektining klassik nazariyasi orinli ekanligi tahlil qilindi. Yuqori energiyali yoruglik kvantlari uchun esa relyativistik Kompton effekti nazriyasi orinli bolishi korsatilgan. Kompton effektining amaliy qollanilishi muammolarini hal etishga qaratilgan bolib , unda quyidagi natijalar olingan.
Lazer nurlari diagnostikasida Kompton effektining qollanilish imkoniyatlari tahlil etildi. Tibbiyotda Kompton effekti yordamida koz kasalliklarini aniqlash muammolari tahlil qilindi. Qon kasalliklari diagnostikasida Kompton effektining istiqbollari ko`rsatib berilgan.

Foydalanilgan adabiyotlar ro`yxati

O`zbekiston Respublikasi Prezidenti Shavkat Mirziyoyev PQ-5032 19.03. 2021 11-ilova
1.Landsberg G.S “Optika” T. 1981
2.Qo`yliyev B.T “Optika” “Fan va texnalogiya” T.2014. 156-177 b
3.O`lmasova M. “Fizika “ T. O`qituvchi, 1995-yil, 288 b.
4.Vohid Ahmadjonov “Fizika “kursi
5.Sultonov N.A “Fizika” kursi 208-211 b
www.ziyonet.uz