Tekshirdi: Mamayusupova M. Toshkent-2021 Mundarija

Kurs ishi mavzusining piredmeti: Kurs ishini bajarishda “ Plank gipotezasi , Plank formulasi va issiqlik nurlanish qonunlari “ mavzularining o’qitilishi, mazmun mohiyati, o’quv uslubiy hamda pedagogik texnalogiyalardan samarali foydalanishdan iborat.
Kurs ishining ilmiy va amaliy ahamiyati: Oliy ta’lim bakalavriat bosqichida fizika kursining “ Atom yadro va elementar zarralar fizikasi” bo’limida biz o’rganib chiqayotgan Plank gipotezasi, Plank formulasi mavzularini chuqur o’rganib mazmun mohiyatini tushunishimiz uchun yana bir qator mavzularga yuzlanamiz. Masalan Issiqlik nurlanishi, Absolut qora jism uning modeli, Issiqlik nurlanish qonunlari Vin qonuni hamda formulasi, Kirixgof qonuni , Reley-Jins formulasi va Stefan-Bolsman qonunlari kabi mavzular. Klassik fizika nazariy tushunchalari asosida absolyut qora jism issiqlik nurlanishining to’lqin spektirini tushuntirishga bo’lgan urunishlari muvaffaqiyatsiz chiqadi. Bu kabi tushunmovchiliklarni bartaraf etish uchun 1900-yilda Maks Plank issiqlik nurlanishlarining to’lqin spektirida energiyaning taqsimlanishini izoxlash maqsadida o’zining gipotezasini olg’a suradi.


II. Asosiy qism
2.1. Issiqlik nurlanishi, Absolut qora jism modeli, Kirixgof qonuni
Elektromagnit nurlanishlarning tabiatda eng ko‘p tarqalgan turi issiqlik nurlanishi hisoblanadi. Issiqlik nurlanishi jism atom va molekulalarining issiqlik harakati tufayli, ya’ni jismning ichki energiyasi hisobiga hosil boladi. Shuning uchun ham issiqlik nurlanishi nurlanayotgan jismning sovushiga olib keladi. Nurlanish hamma jismlarga xos bo‘lib, temperaturasi absolut noldan farq qiladigan jismlar barcha temperaturalarda issiqlik nurlanishi nurlaydi. Yuqori temperaturagacha qizdirilgan jismlar yorug'lana boshlaydi, bunda ular ko'zga ko'rinadigan va ultrabinafsha sohalarda issiqlik nurlanishi chiqaradi. Jismlar past temperaturalarda yorug'lanmaydi, lekin ular ko‘zga ko'rinmaydigan sohada infraqizil nurlar sifatida issiqlik nurlanishi chiqaradi. Jismlar issiqlik nurlanishi chiqarishi bilan birga, o'zlari ham atrofdagi jismlar chiqargan nurlanish energiyasining ma'lum qismini yutadi. Bunday jarayon jismlarning nur yutishi deyiladi. Jismlarning nur yutishi ularning qizishiga olib keladi. Jism va nurlanish orasidagi o‘zaro ta'sir tahlil qilinganda, ular orasidagi termodinamik muvozanatning qandayligini bilish talab qilinadi. Termodinamik muvozanat mavjud bo'lgan sharoitda jismning temperaturasi doimiy bo‘ladi. Bunday holda jism birlik vaqtda bir xil nurlanish energiyasini yutadi va chiqaradi, ya’ni qancha miqdorda energiya yutsa, shuncha miqdorda energiya chiqaradi. Shunda jism bilan nurlanish orasida termodinamik muvozanat vujudga keladi. Bunday sharoitda jism bilan muvozanatda bo‘lgan nurlanish muvozanatli issiqlik nurlanishi deyiladi. Issiqlik muvozanati holatidagi temperatura issiqlik muvozanati temperaturasi deyiladi. Nurlanish muvozanati holati jismlarda o‘z-o‘zidan hosil boladigan oddiy holat hisoblanadi. Nurlanayotgan jism bilan nurlanishning muvozanatda bo‘lishini quyida ko'rish mumkin. T temperaturadagi nurlanayotgan jism nurlanishni to'liq qaytaruvchi va issiqlik o'tkazmaydigan ideal jismdan tayyorlangan qobiq bilan o‘ralgan bo'lsin.Qobiq ichidan havosi so‘rib olinadi. (1-rasm). [1]

1-rasm.Qobiq ichida joylashgan nurlanayotgan jism
Jism chiqargan nurlanish qobiq ichki devorlari sirtiga tushib, undan bir necha marta qaytadi va yana jismga tushadi. Jism bu nurlanishni qisman yoki to'liq yutadi. Jism nurlanish energiyasining bir qismini yutsa, qolgan qismini qaytaradi. Bunda jism va qobiq ichidagi nurlanish orasida energiya almashinuvi sodir bo’ladi va bu jarayon davom etib turadi. Jism o ‘zining birlik yuzasidan birlik vaqtda nurlanish sifatida qancha energiya chiqarsa, nurlanishni yutish jarayonida xuddi shuncha energiyani qabul qiladi.[1].
Bunda jism nurlanish sistemasida muvozanatli holat vujudga keladi, nurlanish va jismda temperatura bir xil boladi. Bunday holat muvozanatli holat deyiladi. Shunday qilib, muvozanatli holatda vaqt birligi ichida jismning chiqargan issiqlik energiyasi uning yutgan energiyasiga teng bo‘lib, nurlanish zichligiham shu temperaturaga to‘g‘ri keladigan aniq bir qiymatga ega bo‘ladi. Tajribalar korsatadiki, nurlanish chiqaradigan jism bilan chiqarilgan nurlanishning muvozanatda bo’lishi faqatgina issiqlik nurlanishi hosil boladigan hollardagina kuzatiladi. Shuning uchun issiqlik nurlanishi ba'zan muvozanatli nurlanish deb ataladi. Issiqlik nurlanishining nurlanayotgan jismlar bilan muvozanatda bolishiga temperatura ortganda jismning nurlanish intensivligining ortishi sabab bo‘ladi. Jismlaming nur chiqarish va nur yutish qobiliyatini miqdoriy baholash uchun quyidagi kattaliklar kiritiladi. Nurlanayotgan jism sirtining 1m² yuzasidan 1 sekundda chiqariladigan issiqlik energiyasi jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati deyiladi va E harft bilan belgilanadi. Nur chiqarish (nurlanish) qobiliyati W /m² yoki J/s*m² birliklarda o'lchanadi. Jismga tushayotgan nurlanish energiyasining jismda yutilib qolib issiqlikka aylangan ulushi jismning nur yutish qobiliyati deyiladi va A harfi bilan belgilanadi. A - o’lchamsiz kattalikdir. Tajriba natijalaridan ko'rinadiki, jism tomonidan chiqariladigan yoki yutiladigan energiya har xil to’lqin uzunliklar uchun har xil qiymatga ega. Shuning uchun spektral nur chiqarish E _λ va spektral nur yutish qobiliyati A _λ , degan tushunchalar kiritiladi. Jismning spektral nurlanish qobiliyati deb, to’lqin uzunligining ∆λ kichik intervali uchun hisoblab chiqarilgan nur chiqarish qobiliyatiga aytiladi. Jismning spektral nur yutish qobiliyati ham xuddi shunday to’lqin uzunligining kichik intervali A_λ uchun hisoblanadi.[1]
Absolut qora jism modeli. Har qanday jism o‘ziga tushayotgan nurlanishning bir qismini yutsa, qolgan qismini qaytaradi. Jismlarning bir-biridan farqi shundaki, ba'zi jismlar tushgan nurlanishning ko‘proq qismini yutsa, boshqa jismlar kamroq qismini yutadi. Shuning uchun birinchi xil jismlarni ikkinchilariga nisbatan qoraroq deyish mumkin bo'ladi. Barcha real jismlarning nur yutish qobiliyati 1dan kichik. Masalan, spektrning ko'rinadigan qismi uchun alyuminiyning nur yutish qobiliyati 0,1, mis uchun 0,5, suv uchun 0,67 ga tengdir. Jism o'ziga tushayotgan nurtanishning ko'proq qismini qaytarsa, bunday jismlar qoraroq jismlar hisoblanadi. Bunday jismning nur yutish qobiliyatining qiymati birga yaqin bo’ladi. Tushayotgan nurlanishning ko‘proq qismini qaytaradigan jism kul rang jismlar hisoblanadi, bunday jismlaming nur yutish qobiliyatining qiymati birdan kichik qiymatga teng (A<1). Tushayotgan nurlanishni to’liq ravishda yutadigan jism qora jism hisoblanadi, bunday jismning to’la nur yutish qobiliyatining qiymati birga teng (A =1). Tushayotgan nurlanishni to’liq ravishda qaytaradigan jism oq jism deyiladi.[2]
Nemis olimi G. R. Kirxgof umumiy termodinamika tasavvurlaiga
asoslanib, issiqlik nurlanishining spektrini tushuntirishni oddiylashtirish maqsadida ideallashtirilgan nazariy tushuncha «Absolut qora jism» tushunchasini taklif qildi. Istalgan to’lqin uzunlikda va temperaturada o‘ziga tushayotgan nurlanish energiyasini to’liq yutadigan jism absolut qora jism deyiladi. Bunday jismning nur
yutish qobiliyati barcha alohida to'lqin uzunliklar uchun bir xil bo‘lib, uning qiymati birga teng (A =1). Lekin tabiatda absolut qora jism ham , oq jism ham yo‘q.Tabiatda xossasi absolut qora jism xossasiga yaqin bo’lgan qora jism bu —qora kuyadir. Qora kuyaning ko‘zga ko’rinadigan yorug’lik (A.=(0,40—0,75) mkm) sohasida nur yutish qobiliyati 0,99 ga yaqin.Lekin qora kuya infraqizil nurlarni kamroq yutadi. Absolut qora jism issiqlik nurlanishini tarqatuvchi eng effektiv jismdir. Absolut qora jism tushunchasining ishlatilishi issiqlik nurlanishining nurlanayotgan qattiq jismning xususiyatlariga bog'liq emasligini ko‘rsatadi. Boshqa jismlardan farq qilish uchun absolut qora jismning nur yutish qobiliyati A _λT nur chiqarish qobiliyati E _λT bilan belgilanadi.[2]
Amalda absolut qora jism issiqlik nurlanishini hosil qilishda o‘zining xususiyati bilan absolut qora jismga yaqin bo‘lgan modeldan foydalaniladi. Bunday model juda kichik tirqishga ega bo‘lgan berk kovak idishdan iborat qurilmadir. Kovak idishning ichki sirti qoraga bo'yalgan ( 2-rasm).

2-rasm. Absolut qora jism modeli
Kovak idish devoridagi kichik tirqish absolut qora jismning amaldagi modeli sifatida qaraladi. Kovak idish tirqishidan idish ichiga kirib qolgan nurlanish idishning ichki devorlaridan ko‘p marta qaytadi. Har bir qaytish jarayonida nur energiyasining ma'lum bir qismi idish devorlarida yutila boradi va amalda to‘liq yutiladi. Absolut qora jism tushgan nurlanish energiyasini to‘liq yutishi bilan birga o‘zi ham nurlanadi. Past temperaturada tirqish qoradek ko’rinadi. Idish ichkarisi yuqori temperaturagacha qizdirilsa, tirqish sirti oydinlashib yorug’lanadi va nurlana boshlaydi. Tirqish sirti absolut qora jism sifatida qaraladi. Tirqishdan chiqayotgan nurlanish muvozanatli issiqlik nurlanishidir. Tirqishdan chiqayotgan energiya absolut qora jism nurlanishi energiyasiga yaqindir. Amalda absolut qora jismga ko‘z qorachig’i, Marten pechlarining ichidagi olovni kuzatadigan tirqish misol bo’ladi. Klassik tasavvurlarga asosan kovak idish ichki devorlari materialining atomlari klassik ossillyatorlar to'plami sifatida modellashtiriladi, ossillyatorlar kovak idish ichidagi (bo‘shlig‘ida) nurlanish bilan energiya almashadi. Muvozanat sharoitida idish ichidagi nurlanish turg'un to'lqinlar to'plami sifatida qaraladi. U vaqtda absolut qora jismning nurlanishi ossillyator tebranishi natijasi deb tushuniladi. Kovak idish ichidagi turg'un to’lqinlarning har biri tebranish modasi deyiladi. Modalar soni esa tebranishlarning erkinlik darajasi soniga teng bo‘lib, ular idish ichidagi nurlanishni hosil qiladi. [1]
Bir erkinlik darajasiga to ‘g‘ri keladigan nurlanishning o’rtacha energiyasi E bo‘lsa, u vaqtda kovak idish ichidagi (bo‘shlig‘idagi) nurlanish energiyasining zichligi quyidagi formula orqali aniqlanadi: