|
Spontan va majburiy molekulyar sochilish
Moddaning tuzilishini, uning xossalarini oʻrganishda yorugʻlikning sochilishi katta rol oʻynaydi. Sochilgan yorugʻlikning xossalari – uning intensivligini, polyarizatsiyasi, spektri kristallar, suyuqliklar, shisha va molekulalarning xossalari haqida chuqur informatsiya berish imkoniga egadirlar.
Modda ichida yorugʻlik tarqalishining molekulyar nazariyasi boʻyicha bir jinsli muhit ichida yorugʻlik faqat sinish qonuni “ruhsat” bergan yoʻnalishda tarqalishi mumkin, boshqa yoʻnalishlarda tarqalish (boshqacha aytganda, sochilish) taʼqiqlanadi. Bir jinsli muhit deganda zichligi koordinataga bogʻliq boʻlmagan muhit (yoki bir xil elementar hajmlardagi zarrachalar soni bir xil boʻlgan muhit) tushuniladi. Bunday muhitda yorugʻlikning sochilishi kuzatilmaydi, chunki elementar hajmlardan har tarafga sochilgan ikkilamchi toʻlqinlar oʻzaro interferensiya qilib bir-birini susaytiradi, faqat singan va qaytgan nurlargina susaytirmaydi.
Sochilish yuzaga kelishi uchun bir jinslilik buzilishi kerak, shunda ikkilamchi toʻlqinlar interferensiyasi sababli butunlay susayadigan toʻlqinlarning kichik bir qismi susaymay qoladi va sochilgan toʻlqinlar hosil boʻladi. Bir jinsli boʻlmagan muhitlarning tabiati har xil boʻlishi mumkin. Bunga misol sifatida xira muhit deb ataladigan muhitlarni keltirish mumkin, ularda kattaligi toʻlqin uzunligi λ atrofida boʻlgan zarrachalar boʻladi. Ularning sindirish koʻrsatkichlari atrofdagi bir jinsli muhitning sindirish koʻrsatkichidan farq qiladi. Emulsiyalar, suspenziyalar, aerozollar (tutunlar) xira muhitlardir. Ularda xaotik ravishda joylashgan zarrachalarda yorugʻlik difraksiyasi yuz beradi va natijada sochilgan yorugʻlik paydo boʻladi. Bunday jarayon Tindal –effekt deb ataladi.
Bir jinsli boʻlmagan muhitga ikkinchi misol sifatida kolloid sistemani keltirish mumkin. Kolloid zarrachalar eritmasi shaffof boʻlishi mumkin, chunki bu zarrachalarning oʻlchamlari λ dan anchagina kichik boʻladi.
Bunday zarrachalar eritmasi shaffof bir jinsli suyuqlik yoki gazga oʻxshaydi, lekin unda yorugʻlik kuchli sochiladi.
Lekin biz uchun birorta ham unsur zarracha aralashmagan optik nuqtai nazardan top toza boʻlgan shaffof muhitdagi yorugʻlik sochilishi ahamiyatlidir. Bunday sochilish (yoki molekulyar sochilish) intensivligi xira muhitlarnikidan ancha kichik boʻladi, shunga qaramasdan u qiyinchiliksiz kuzatiladi. Lekin shu yerda savol tugʻiladi - nima uchun toza muhitda yorugʻlik sochiladi? Toza muhitning bir jisnliligini nima buzadi? Ana shu savollar bilan bogʻliq boʻlgan birinchi fundamental tadqiqot ishlarini ingliz fizigi Reley XIX asrning oxirlarida amalga oshirgan. U quyidagicha fikr yuritadi: agar elektromagnit toʻlqin zarrachalari harakatsiz boʻlgan bir jinsli muhitga tushsa, u har bir zarrachada (atomda) oʻzgarmas fazalar farqi bilan yuz beradigan tebranishlarni yuzaga keltiradi, shu sababli ikkilamchi toʻlqinlar kogerent boʻladi va interferensiya sababli ular hamma yoʻnalishda bir-birini soʻndiradi, yorugʻlik faqat geometrik optika qonunlari ruhsat beradigan yoʻnalishlarga tarqaladi. Lekin bilamizki, muhit atomlari xaotik ravishda harakat qilib turadi, bu harakat ikkilamchi toʻlqinlarning fazalar farqini vaqtga bogʻliq qilib qoʻyadi, kogerentlik buziladi, natijada sochilgan yorugʻlik paydo boʻladi. Ana shu aytilganlarga asoslanib Reley sochilgan yorugʻlikning intensivligini muhitning zichligi va sindirish koʻrsatkichi bilan bogʻlaydigan formulani keltirib chiqardi:
(1.1)ifoda bu yerda I0 –muhitga tushayotgan yorugʻlik intensivligi, λ-yorugʻlik toʻlqin uzunligi, r-yorugʻlikni sochayotgan zarrachadan sochilgan yorugʻlik kuzatilayotgan nuqtagacha boʻlgan masofa, N0– 1sm3 hajmdagi molekulalar soni, V- yorugʻlikni sochayotgan hajm, α-muhit molekulasining qutblanuvchanligi (polyarizuyemost), 𝜚-yorugʻlik taʼsirida molekulada hosil boʻlgan (induksirlangan) dipol yoʻnalishi bilan 𝑠 ⃗ oʻrtasidagi burchak.
Keltirilgan formula, keyinchalik maʼlum boʻlishicha, toʻgʻri boʻlishiga qaramasdan baʼzi bir notoʻgʻri gʻoyalarga asoslangan ekan. Masalan, Reley oʻylaganki, agar yorugʻlikni sochayotgan molekulalar harakatsiz boʻlsa, u holda ikkilamchi toʻlqinlar oʻzaro kogerent boʻladi. Agar ular xaotik issiqlik harakatida boʻlsa, u holda kogerentlik buziladi, chunki molekulalarning xotik harakati oʻzaro bogʻliq emas. Keyinchalik L.I.Mandelshtam Releyning bu fikri notoʻgʻri ekanini, xaotik issiqlik harakati ikkilamchi toʻlqinlarning kogerentligini buza olmasligini koʻrsatib berdi.
Molekulyar sochilishning haqiqiy sababini 1908-yilda polyak fizik olimi M. Smoluxovskiy koʻrsatib berdi. Shuning uchun (1.1) Reley formulasi tasodifan toʻgʻri chiqarilgan desa boʻladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
