Va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti



Download 40,2 Kb.
Sana21.11.2019
Hajmi40,2 Kb.
#26628
Bog'liq
Fizika

O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI

VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI

TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

___________Fizika________________ kafedrasi

___________Fizika______________ fani bo’yicha

Mustaqil ish

Mavzu: _Issiqlik nurlanishi va uning xarakteristikasi.

Absolut qora jism

__________________________________________________



____________________

Bajardi : ______Axrorov Shaxobiddin____________________

__________________________



Tekshirdi: ____Baxronov Hayot______________________

REJA:

1) Issiqlik nurlanishining qonunlari

2) Absolyut qora jism

Issiqlik nurlanishining qonunlari
Absolyut qora jism issiqlik nurlanishi energiyasining spektrida taqsimlanishini o‘rganish borasida XIX asr oxirlarida bir qator olimlar tajribalar o‘tkazdilar. O‘tkazilgan tajribalar, izlanishlar asosida kashf qilingan asosiy qonunlar quyidagilar:

Stefan-Bolsman qonuni.
Absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatining temperaturaga bog‘liqligi Stefan-Bolsman qonuni bilan ifodalanadi. Qonun quyidagicha ta’riflanadi: absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati uning absolyut temperaturaning to‘rtinchi darajasiga proporsional:

ET = T 4

(1.8)

(1.8) formulada σ – Stefan-Bolsman doimiyligi bo‘lib, uning tajribada aniqlangan son qiymati quyidagicha:

σ=5,67×10–8 Vt×m–2 K–4

yoki


σ=5,67×10–8 J×m–2 sek–1K–4
σ – nurlanayotgan jismning xossalariga bog‘liq emas. σ berilgan temperaturada nurlanayotgan jismning 1 m2 sirtidan bir sekundda chiqarilgan issiqlik miqdorini bildiradi. (1.7) formula bilan ifodalangan Stefan-Bolsman qonuni 1879-yilda avstriyalik fizik Stefan tomonidan tajribada aniqlangan, 1884-yil Bolsman tomonidan nazariy asoslangan. Stefan-Bolsman qonuni ko‘rsatadiki, absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati faqat uning temperaturasiga bog‘liq bo‘lib, nurlanayotgan sirtning fizik xossalariga bog‘liq emas. Yuqorida absolyut qora jism modeli sifatida qaralgan kovak idish tirqishi sirtidan chiqayotgan nurlanish energiyasini tajribada tekshirishlar Stefan-Bolsman qonunini to‘liq
ravishda tasdiqladi.
Absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyatining to‘lqin uzunlikka bog‘liqligi turli
temperaturalar (T1<T2<T3) uchun 1.3-rasmda keltirilgan.
Rasmdagi egri chiziqlar turli temperaturalarda tajribada aniqlangan bo‘lib, ulardan quyidagi xulosalar chiqadi:
1. Absolyut qora jism issiqlik nurlanishining spektri uzluksizdir.


  1. Temperatura ortishi bilan absolyut qora jismning to‘la nur chiqarish qobiliyati ortadi, nur chiqarish qobiliyatining maksimumiga to‘g‘ri keladigan to‘lqin uzunligi qisqa to‘lqinlar tomonga (chap tomonga) siljiydi.

  2. Grafikdagi egri chiziqlar turli temperaturalarda absolyut qora jism nurlanish energiyasining to‘lqin uzunliklar bo‘yicha taqsimlanishini ifodalaydi. Egri chiziqlarda maksimum mavjud bo‘lib, bu maksimum nur chiqarish qobiliyatining maksimumiga to‘g‘ri keladi.




  1. Har bir temperaturada taqsimlanish egri chizig‘i va absissa o‘qi orasidagi yuza, shu temperaturada absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyatini bildiradi.


Vin qonuni.

Muvozanatli issiqlik nurlanishi energiyasining to‘lqin uzunliklar


bo‘yicha taqsimlanishini nemis fizigi V.Vin 1893-yilda nazariy jihatdan o‘rgandi. Vin o‘z izlanishlari natijalari asosida quyidagi xulosaga keldi: absolyut qora jism issiqlik nurlanishi energiyasining to‘lqin uzunliklar bo‘yicha taqsimlanishi zichligida maksimum bo‘lib, bu maksimum λmax to‘lqin uzunligiga to‘g‘ri keladi va quyidagi munosabat orqali aniqlanadi.

max ×T = b

(1.9)

(1.9) formulada λmax – absolyut qora jism nurlanishi energiyasining maksimumidagi to‘lqin uzunligidir. T – absolyut qora jismning absolyut temperaturasi, b – o‘zgarmas kattalik bo‘lib, Vin doimiyligi deyiladi, b ning tajribalar asosida aniqlangan qiymati b=2,9×10–3 m×K. (1.9) formuladan ko‘rinadiki, qora jismning temperaturasi – T qancha yuqori bo‘lsa, λmax shuncha kichikroq qiymatga ega bo‘ladi. Vin qonuni siljish qonuni ham deyiladi. (1.9) formula orqali ifodalangan qonun Vin qonuni bo‘lib, tajribalarda tasdiqlangan. Vin qonunini yana quyidagicha ta’riflash mumkin: absolyut qora jism nurlanish spektrida maksimal energiyaga to‘g‘ri keladigan to‘lqin uzunligi absolyut temperaturaga teskari proporsionaldir.
Vin qonuni asosida qizigan jismlarning (metallar, erituvchi pechlar, atom portlashidan hosil bo‘ladigan bulutlar va boshq.) spektriga karab ularning temperaturasini aniqlashning optik pirometriya usuli ishlab chiqilgan. Shu usuldan foydalanib birinchi marta Quyosh sirti temperaturasi o‘lchangan. Yer sirtiga keladigan Kuyosh nurlari energiyasining maksimumi to‘lqin uzunligi λmax=0,47 mkm bo‘lgan ko‘zga ko‘rinadigan sohaga to‘g‘ri keladi. Vin qonuniga asosan Quyosh sirtining absolyut temperaturasi quyidagi formula asosida hisoblab topilgan:


T =

b

=

0,29

» 6160o K






0, 47 ×104



















max













Reley-Jins formulasi.













Issiqlik nurlanishining

Spektrida

energiya taqsimlanishining




zichligi tebranishlar modasining o‘rtacha energiyasi E ma’lum

bo‘lganda, (1.1) formula yordamida hisoblanadi. E ni topish uchun klassik fizikada nazariyadagi erkinlik darajalari bo‘yicha energiyaning teng taqsimlanishi teoremasidan foydalanish mumkin. Klassik statistik tizimda har bir erkinlik darajasiga 1/2 kT energiya to‘g‘ri keladi. Garmonik ossillyatorning o‘rtacha kinetik energiyasi, o‘rtacha potensial energiyasiga teng. Shuning uchun ossillyatorning o‘rtacha energiyasi kT ga teng. Qaralayotgan statistik tizimga kovak bo‘shlig‘idagi nurlanish va kovak devorlari ossillyatorlari kiradi, bu esa kovak bo‘shlig‘ida bir tebranish modasiga (turg‘un to‘lqinga)



to‘g‘ri keladigan o‘rtachaenergiya




kT

ga teng bo‘lishini




E




ko‘rsatadi, ya’ni































kT

(1.10)




E




(1.10) formuladan E ning ifodasini (1.1) formulaga qo‘yilganda quyidagi formula hosil bo‘ladi:


=

8 2

kT

(1.11)




c3
















(1.11) formulada ρν – issiqlik nurlanish spektrida energiya taqsimlanishining zichligi; ν – issiqlik energiyasi chastotasi; k – Bolsman doimiyligi bo‘lib, uning son qiymati k=1,38×10–23 J/gr; T – issiqlik nurlanishi chiqarayotgan jismning absolyut temperaturasi; c – vakuumda yorug‘lik tezligi, c=3×108 m/sek; h – Plank doimiyligi bo‘lib, uning son qiymati h=6,62×10–34 J×c.
(1.11) formula Reley-Jins formulasi deyiladi. Bu formula 1900-yilda D.U.Reley tomonidan taklif qilindi va D.D.Jins tomonidan batafsil asoslandi. Reley-Jins formulasi issiqlik nurlanishi spektrida energiya taqsimlanishining zichligini ifodalaydi. (1.11) formula bo‘yicha hisoblangan ρν ning qiymatlari (1.4-rasmda punktir chiziq) nurlanish spektrining kichik chastotalar sohasida tajriba natijalariga mos keladi. Katta chastotalar sohasida ρν ning (1.11) formula bilan hisoblangan qiymati tajribada aniqlangan qiymatidan keskin farq qiladi. Rasmda tajriba egri chizig‘i ν→∞ bo‘lganda, ρν→∞ munosabat hosil bo‘ladi. Bundan tashqari, nurlanish energiyasining to‘liq hajmiy zichligi ham cheksiz katta qiymatga ega bo‘ladi:

= ò d = ¥

(1.12)

0




Bunday hol bo‘lishi mumkin emas. Tajribada ρν katta chastotalar sohasida (ultrabinafsha sohada) nolgacha kamayib boradi. Bunday holni kvant mexanikasi asoschilaridan biri P.Erenfest “ultrabinafsha halokat” deb atadi. ρν ning cheksiz katta qiymatga ega bo‘lishi jism va uning nurlanishi orasidagi muvozanatga faqat absolyut nolda erishilishi mumkin degan xulosaga olib keladi. Bunday xulosa tajriba natijalariga ziddir, chunki aslida har qanday temperaturada jism – nurlanish sistemasi muvozanatda bo‘lishi mumkin.

Shunday qilib, klassik fizika asosida chiqarilgan Reley-Jins formulasi absolyut qora jism issiqlik nurlanishi spektrining yuqori chastotalar sohasini tushuntira olmadi.



Vin formulasi.
1896-yilda nemis olimi Vin har bir tebranish modasi (kovak bo‘shlig‘idagi turg‘un to‘lqinlar) E(ν) – energiyani tashuvchidir degan g‘oyani taklif qildi. Lekin berilgan chastotada hamma modalar uyg‘otilmagan. Uyg‘otilgan modalarning nisbiy soni N/N Bolsman taqsimoti qonuni orqali aniqlanadi:

N

= eE / kT

(1.13)

N







Bundan esa chastotasi n bo‘lgan modaga to‘g‘ri keladigan o‘rtacha energiya quyidagicha ifodalanadi:








= E( )DN / N = E( ) ×eE / kT

(1.14)




E




Vin umumiy termodinamik mulohazalardan shunday xulosaga keldiki, har bir moda energiyasi chastotaga proporsional bo‘ladi:


E( ) h

(1.15)

(1.15) formulada h – proporsionallik koeffisiyenti bo‘lib, hali u davrda Plank doimiysi ekanligi aniqlanmagan edi. U vaqtda (1.14) formulani hisobga olgan holda (1.1) formulani quyidagicha yozish mumkin bo‘ladi:




=

8h 3

e

h / kT

(1.16)




c3





















(1.16) formula Vin formulasi deyiladi. ρν ning Vin formulasi asosida hisoblangan qiymatlari issiqlik nurlanishi spektrining yuqori chastotalar sohasida tajribadan olingan natijalar bilan mos keladi (1.4-rasmda tutash chiziq). Kichik chastotalar sohasida Vin formulasi asosida hisoblangan. ρν ning qiymatlari tajribadan olingan qiymatlardan kichikroq qiymatlarni beradi.
Shunday qilib, Vin formulasi issiqlik nurlanishi spektrining yuqori chastotalar sohasida tajriba natijalari bilan mos keladigan to‘g‘ri natijalarni beradi. Reley-Jins formulasi esa spektrning kichik chastotalar sohasida tajriba natijalari bilan mos keladigan to‘g‘ri natijalarni beradi. Lekin har ikkala formula ham spektrning o‘rta qismini yoki to‘liq spektrni tushuntira olmadi. Bunday hol issiqlik

nurlanishi nazariyasini klassik fizika qonunlari asosida tushuntirib bo‘lmasligini ko‘rsatadi.


Absolyut qora jism
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 1 dan 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 nurlanishning 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 jismlarning 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.
Nemis olimi G.R.Kirxgof umumiy termodinamika tasavvurlarga asoslanib, issiqlik nurlanishining spektrini tushuntirishni oddiylashtirish maqsadida ideallashtirilgan nazariy tushuncha “Absolyut qora jism” tushunchasini taklif qildi. Istalgan to‘lqin uzunlikda va temperaturada o‘ziga tushayotgan nurlanish energiyasini to‘liq yutadigan jism absolyut 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 absolyut qora jism ham, oq jism ham yo‘q. Tabiatda xossasi absolyut qora jism xossasiga yaqin bo‘lgan qora jism bu – qora kuyadir. Qora kuyaning ko‘zga ko‘rinadigan yorug‘lik (=(0,40-0,75) mkm) sohasida nur yutish qobiliyati 0,99 ga yaqin. Lekin qora kuya infraqizil nurlarni kamroq yutadi. Absolyut qora jism issiqlik nurlanishini tarqatuvchi eng effektiv jismdir. Absolyut qora jism tushunchasining ishlatilishi issiqlik nurlanishining
nurlanayotgan qattiq jismning xususiyatlariga bog‘liq emasligini ko‘rsatadi. Boshqa jismlardan farq qilish uchun absolyut qora jismning nur yutish qobiliyati AT nur chiqarish qobiliyati ET bilan belgilanadi.
Amalda absolyut qora jism issiqlik nurlanishini hosil qilishda o‘zining xususiyati bilan absolyut 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 (1.2-rasm). Kovak idish devoridagi kichik tirqish absolyut 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. Absolyut 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 absolyut qora jism sifatida qaraladi. Tirqishdan chiqayotgan nurlanish muvozanatli issiqlik nurlanishidir. Tirqishdan chiqayotgan energiya absolyut qora jism nurlanishi energiyasiga yaqindir.
Amalda absolyut 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 absolyut 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. 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:




8 2













(T ) =

× E

(1.1)




c3



















(1.1) formuladan ko‘rinadiki, muvozanatli nurlanish energiyasining spektr bo‘yicha taqsimlanishini topish uchun bir erkinlik darajasiga to‘g‘ri keladigan nurlanishning o‘rtacha energiyasi – E ni aniqlash kerak bo‘ladi. (1.1) formula qulaylik uchun chastota orqali yozilgan bo‘lib, bu formulani to‘lqin uzunlik λ orqali ham ifodalash mumkin.
Download 40,2 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish