Reley formulasi va asosiy xulosalar

Yorug’likning to’da va fazoviy tezliklari. Reley formulasi va asosiy xulosalar.Ularga doir tajribalar va fizika praktikumlari
Reja:
KIRISH
YORUG‘LIK TEZLIGINING ANIQLASH USULLARI
YORUG’LIK DIFRAKSIYASI VA UNING QO’LLANILISHI
RELEY FORMULASI VA ASOSIY XULOSALAR


XULOSA
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO’YXATI

KIRISH
Ko‘pchilik, momaqaldiroq paytida chaqmoq bilan momaqaldiroq sadosi o‘rtasida kechikish borligiga e'tibor qaratdi. Chaqnoq, qoida tariqasida, bizga tezroq yetib boradi. Bu shuni anglatadiki, u tovushdan yuqori tezlikka ega. Buning sababi nimada? Yorug‘lik tezligi nima va u qanday o‘lchanadi?
Ilk olimlar bu qiymatni o‘lchashga harakat qilishdi. Turli xil usullar ishlatilgan. Antik davrda ilm-fan odamlari uni cheksiz deb hisoblashgan, shuning uchun uni o‘lchash mumkin emas. Bu fikr uzoq vaqt, 16-17 asrga qadar saqlanib qoldi. O‘sha kunlarda boshqa olimlar paydo bo‘lishdi, ular nurning oxiri borligini va bu tezlikni o‘lchash mumkinligini aytishdi.
Daniyalik taniqli astronom Olaf Ryomer yorug‘lik tezligi haqidagi bilimlarni yangi darajaga olib chiqdi. U Yupiterning oy tutilishi kech bo‘lganini payqadi. Ilgari, hech kim bunga e'tibor bermadi. Shunday qilib, u tezlikni hisoblashga qaror qildi.
Yorug‘lik tezligi - yorug‘lik vaqt birligiga ketadigan masofa. Ushbu qiymat yorug‘likning qaysi moddada tarqalishiga bog‘liq.
Vakuumda yorug‘lik tezligi 299 792 458 m / s ni tashkil qiladi. Bu erishish mumkin bo‘lgan eng yuqori tezlik. Maxsus aniqlikni talab qilmaydigan muammolarni hal qilishda bu qiymat 300 000 000 m / s ga teng bo‘ladi. Vakuumda yorug‘lik tezligida elektromagnit nurlanishning barcha turlari tarqaladi: radio to‘lqinlar, infraqizil nurlanish, ko‘rinadigan yorug‘lik, ultrabinafsha nurlanish, rentgen nurlari, gamma nurlanish. .


YORUG‘LIK TEZLIGINING ANIQLASH USULLARI
Qadimgi davrlarda olimlar yorug‘lik tezligi cheksizdir deb ishonishgan. Keyincha ilmiy jamoalarda ushbu masala bo‘yicha muhokamalar boshlandi. Kepler, Dekart va Fermat qadimgi olimlarning fikri bilan rozi. Ammo Galiley va Xuk, yorug‘lik tezligi juda yuqori bo‘lishiga qaramay, u hali ham cheklangan qiymatga ega ekanligiga ishonishdi.
Yorug‘lik tezligini o‘lchashga birinchilardan bo‘lib Italyan olimi Galileo Galiley murojaat qildi. Tajriba paytida u va uning yordamchisi turli tepaliklarda bo‘lishgan. Galiley lampani ochdi. O‘sha paytda, yordamchi bu chiroqni ko‘rganida, u o‘zining chiroqchasi bilan xuddi shunday harakatlarni bajarishi kerak edi. Yorug‘lik Galileydan yordamchiga va aksincha, uning yoniga o‘tgan vaqt shunchalik qisqa bo‘lganki, Galiley yorug‘lik tezligi juda yuqori ekanligini anglab yetdi va uni shu qadar qisqa masofada o‘lchash mumkin emas, chunki yorug‘lik deyarli bir zumda yuradi. Va u yozgan vaqt faqat odamning reaktsiyasini ko‘rsatadi.
Ilk bor yorug‘lik tezligini 1676 -yilda daniyalik astronom Olaf Ryomer astronomik masofalardan foydalanib aniqlagan. Teleskop yordamida Yupiterning sun'iy yo‘ldoshi tutilishini kuzatib, u Yer Yupiterdan uzoqlashganda, har bir tutilish hisoblanganidan keyinroq sodir bo‘lishini aniqladi. Yer Quyoshdan narigi tomonga siljib, Yupiterdan Yer orbitasining diametriga teng masofada uzoqlashganda maksimal kechikish 22 soatni tashkil qiladi. O‘sha paytda Yerning aniq diametri ma'lum emas edi, ammo olim uning taxminiy qiymatini 22 soatga ajratdi va soatiga taxminan 220.000 km qiymatga ega bo‘ldi.
Ryomer tomonidan olingan natija olimlar orasida ishonchsizlikni keltirib chiqardi. Ammo 1849 yilda fransuz fizigi Arman Hippolitus Lui Fizo yorug‘lik tezligini aylanuvchi tortish usuli yordamida o‘lchadi. Uning tajribasida, manba yorug‘ligi aylanadigan g‘ildirak tishlari orasidan o‘tib, oynaga yo‘naltirilgan. Undan aylanib, u qaytib keldi. G‘ildirak tezligi oshdi. U ma'lum bir qiymatga yetganda, oynada aks ettirilgan nur harakatlanuvchi tish bilan kechiktirildi va kuzatuvchi o‘sha paytda hech narsa ko‘rmadi.
Fizika asosan Galiley nisbiylik printsipini hisobga olgan holda qurilgan, unga ko‘ra mexanika qonunlari har qanday tanlangan inersial yo‘nalishda bir xil ko‘rinishga ega. Shu bilan birga, tezliklar qo‘shilishiga ko‘ra - tarqalish tezligi manbaning tezligiga bog‘liq bo‘lishi kerak edi. Biroq, bu holda, elektromagnit to‘lqin Galiley nisbiylik prinsipini buzadigan mos yozuvlar ramkasini tanlashga qarab boshqacha harakat qiladi. Shunday qilib, aftidan yaxshi tuzilgan Maksvell nazariyasi xavfli holatda edi.
Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, yorug‘lik tezligi haqiqatan ham manbaning tezligiga bog‘liq emas, ya'ni bunday g‘alati haqiqatni tushuntirib beradigan nazariya zarur. O‘sha davrdagi eng yaxshi nazariya "eter" nazariyasi edi - yorug‘lik havoda tovush singari tarqaladigan bir xil muhit. Keyin yorug‘lik tezligi manba tezligiga emas, balki vositaning o‘zi - eterning o‘ziga xos xususiyatlariga qarab belgilanadi.
Eterni aniqlash uchun ko‘plab tajribalar o‘tkazildi, ularning eng mashhuri amerikalik fizik Albert Mishelsonning tajribasi. Qisqasi, Yerning kosmosda harakatlanishi ma'lum. Keyin u efir orqali ham harakat qiladi, deb taxmin qilish mantiqan to‘g‘ri, chunki eterning Yerga to‘liq bog‘lanishi nafaqat xudbinlikning eng yuqori darajasi, balki biron bir narsadan kelib chiqishi mumkin emas. Agar Yer yorug‘lik tarqaladigan ma'lum bir muhit orqali harakat qilsa, unda tezliklar qo‘shilishi haqida taxmin qilish mantiqan to‘g‘ri keladi. Ya'ni, yorug‘likning tarqalishi eter orqali uchadigan Yerning harakat yo‘nalishiga bog‘liq bo‘lishi kerak. O‘z tajribalari natijasida Mishelson Yerning ikki tomonida yorug‘lik tarqalish tezligi o‘rtasida farq topmadi. Ushbu muammoni gollandiyalik fizik Xendrik Lorenz yechishga harakat qildi. Uning taxminiga ko‘ra, "efir shamoli" tanaga shunday ta'sir ko‘rsatganki, ular hajmini harakat yo‘nalishi bo‘yicha kamaytirgan. Ushbu taxminga asoslanib, Yer ham, Mishelson ham ushbu Lorentts qisqarishini boshdan kechirgan, natijada Albert Mishelson yorug‘likni ikkala yo‘nalishda ham bir xil tezlikka erishgan. Garchi Lorenz eter nazariyasining o‘limini kechiktirishdan bir oz uzoqroq bo‘lsa ham, ammo olimlar bu nazariya "chalg‘itilgan" deb hisoblashgan. Shunday qilib, eter bir qator "ajoyib" xususiyatlarga ega bo‘lishi kerak edi, shu jumladan vaznsizlik va harakatlanuvchi jismlarga qarshilik yo‘qligi.
Eter tarixining oxiri 1905 yilda va "Harakatlanuvchi jismlarning elektrodinamikasi to‘g‘risida" maqolasi nashr etilishi bilan boshlandi, o‘sha paytgacha juda kam ma'lum bo‘lgan - Albert Eynshteyn.
Albert Eynshteynning nisbiylikning maxsus nazariyasi
Yigirma olti yoshli Albert Eynshteyn o‘sha zamon g‘oyalariga qarshi bo‘lgan, xususan Galileyning nisbiylik printsipini jiddiy ravishda buzgan makon va zamon tabiatiga mutlaqo yangi, har xil qarashlarni bildirdi. Eynshteynning so‘zlariga ko‘ra, Mishelson tajribasi ijobiy natijalar bermadi, chunki makon va vaqt shunday xususiyatlarga ega, yorug‘lik tezligi mutlaq qiymatga ega. Ya'ni, kuzatuvchining qaysi yo‘nalishda bo‘lishidan qat'i nazar, unga nisbatan yorug‘lik tezligi har doim 300000 km / s ni tashkil qiladi. Bu yorug‘likka nisbatan tezlikni qo‘shishni qo‘llashning mumkin emasligiga olib keldi - yorug‘lik manbai qanday tezlikda harakat qilmasin, yorug‘lik tezligi o‘zgarmaydi (qo‘shish yoki olib tashlash). 1838 yilda fransuz fizigi va astronomi Dominik Fransua Jan Arago yorug‘lik tezligini hisoblash uchun aylanadigan oyna usulidan foydalanishni taklif qildi. Ushbu g‘oyani 1862 yilda yorug‘lik tezligining (298,000,000 ± 500,000) m / s qiymatini olgan fransuz fizigi, mexanik va astronomi Jan Bernard Leon Fuko hayotga tadbiq etdi.
1891 yilda amerikalik astronom Saymon Nyukomning natijasi Fukoning natijasidan kattaroq aniqlik darajasiga ega bo‘ldi. Uning hisob-kitoblari natijasida c=(299,810,000 ± 50,000) m / s.
Amerikalik fizik Albert Avraam Mishelsonning sakkizburchak oyna yordamida sozlashdan foydalangan izlanishlari yorug‘lik tezligini aniqroq aniqlash imkonini berdi. 1926 -yilda olim yorug‘lik ikki tog‘ cho‘qqilari orasidagi masofani 35,4 km ga bosib o‘tgan vaqtni o‘lchadi va u c= (299,796,000 ± 4,000) m / s.
Eng aniq o‘lchov 1975 -yilda amalga oshirildi. O‘sha yili og‘irliklar va o‘lchovlar bo‘yicha Bosh konferensiya yorug‘lik tezligini 299 792 458 ± 1,2 m / s ga teng deb hisoblashni tavsiya qildi.
Yorug‘lik tezligini nima aniqlaydi?
Vakuumdagi yorug‘lik tezligi na mos yozuvlar doirasiga, na kuzatuvchining holatiga bog‘liq emas. 299 792 458 ± 1,2 m / s ga teng bo‘lgan doimiy qiymat bo‘lib qoladi. Ammo turli xil shaffof ommaviy axborot vositalarida bu tezlik vakuumdagi tezligidan past bo‘ladi. Har qanday shaffof muhit optik zichlikka ega. Va u qanchalik baland bo‘lsa, yorug‘lik shunchalik sekin tarqaladi. Masalan, havodagi yorug‘lik tezligi suvdagi tezligidan yuqori, toza optik oynada esa suvga qaraganda kamroq.
Agar yorug‘lik kamroq zichroq muhitdan zichroqqa o‘tib ketsa, uning tezligi pasayadi. Va agar o‘tish zichroqdan kamroq zichroq muhitga o‘tadigan bo‘lsa, u holda tezlik, aksincha, oshadi. Bu nima uchun yorug‘lik nuri ikki muhit o‘rtasidagi chegarada og‘ishini tushuntiradi.
Rang, to‘lqin uzunligi va energiyadan qat'i nazar, yorug‘lik vakuumda aylanish tezligi doimiy bo‘lib qoladi. Bu makon va vaqtning joylashuvi yoki yo‘nalishlariga bog‘liq emas.
Olamda hech narsa vakuumdagi yorug‘likdan ko‘ra tezroq harakat qila olmaydi. Sekundiga 299 792 458 metr. Agar u katta zarracha bo‘lsa, u faqat bu tezlikka yaqinlashishi mumkin, ammo unga erisha olmaydi; agar u massasiz zarra bo‘lsa, u bo‘sh joyda bo‘layotgan bo‘lsa, u doimo shu tezlik bilan harakatlanishi kerak. Lekin buni qayerdan bilamiz va nega? Shu o`rinda quyidagi savollar tug`iladi:
Nega yorug‘lik tezligi cheklangan? Nega endi u shunchaki o‘zi? Nega tezroq va sekinroq emas?
XIX-asrgacha bizda bu ma'lumotlarning tasdiqlanishi ham yo‘q edi.
Agar yorug‘lik suvdan, prizma yoki boshqa vositadan o‘tib ketsa, u turli xil ranglarga bo‘linadi. Qizil rang ko‘kning burchagida emas, shuning uchun kamalak kabi bir narsa paydo bo‘ladi. Buni ko‘rinadigan spektrdan tashqarida kuzatish mumkin; infraqizil va ultrabinafsha nurlar xuddi shunday harakat qilishadi. Agar muhitda yorug‘lik tezligi turli xil to‘lqin uzunliklari energiyalari uchun har xil bo‘lsa, bu mumkin. Vakuumda, har qanday vositadan tashqarida, barcha yorug‘lik bir xil cheklangan tezlik bilan harakat qiladi.
Yorug‘likni ranglarga ajratish to‘lqin uzunligiga qarab yorug‘likning turli tezliklari tufayli, muhit orqali sodir bo`ladi.
Ular buni faqat XIX-asrning o‘rtalarida, fizik Jeyms Klerk Maksvell yorug‘likning haqiqatan nima ekanligini ko‘rsatganida: elektromagnit to‘lqinda. Maksvell dastlab elektrostatikaning mustaqil hodisalarini (statik zaryadlar), elektrodinamikani (harakatlanuvchi zaryadlar va toklarni), magnetostatikani (doimiy magnit maydonlarini) va magnitodinamikani (induktsiya qilingan toklar va o‘zgaruvchan magnit maydonlar) yagona, yagona platformaga qo‘ydi. Uni boshqaruvchi tenglamalar - Maksvellning tenglamalari bizga oddiy tuyulgan savolga javobni hisoblash imkonini beradi: elektr yoki magnit manbalaridan tashqarida bo‘sh joyda qanday elektr va magnit maydonlar mavjud bo‘lishi mumkin? Zaryadlarsiz va toklarsiz hech qanday qaror qabul qilish mumkin emas, ammo Maksvellning tenglamalari buning aksini isbotlaydi.