Yorug’lik to’lqin asoslari yorug’lik

Yorug’lik dispersiyasi.

Har bir vektor o‟zidan oldingisiga nisbatan bir xil burchakga burilgan bo‟lib, bu burchak qo‟shni tirqishlar uyg‟otgan tebranishlarning faza farqi 8 ga teng. β sin φ

= ± kλ (k = 1,2,3.) shartni qanoatlantiruvchi yo‟nalishlar uchun hamma Ai lar nolga teng . Shunday qilib, bitta tirqish uchun minimum sharti bo‟ladi. fazalar farqi

δ =2π∆/ λ=(2πα/ λ)sin φ

bundagi λ – berilgan muhitdagi to‟lqin uzunligi. Qaysi yo‟nalishlar uchun δ= ± 2πm bo‟lsa, ya‟ni d sin = ± mλ ( m = 0, 1, 2,) (3) shart bajarilsa ayrim tirqishlardan hosil bo‟layotgan tebranishlar bir-birini kuchaytiradi. Ekranning tegishli nuqtasida tebranish amplitudasi A_ma = N · Aφ ( 1 · 4). Bu formula

intensivlik maksimumlarning o‟rnini aniqlaydi. Bu maksimumlar deyiladi. Undagi m soni bosh maksimumning tartibini ko‟rsatadi. Har qanday spektral asbobning asosiy xarakteristkasi uning dispersiyasi va ajrata olish kuchidir. Dispersiya bir- biridan to‟lqin uzunligi bo‟yicha 1₀ S ga farqlanuvchi ikki spektral chiziq orasidagi burchakiy yoki chizig‟iy masofani belgilaydi. Ajrata olish kuchi spektrda bir-biridan ajratib qabul qilish mumkin bo‟lgan ikki chiziqga to‟g‟ri keladigan to‟lqin uzunliklarining minimal δλ farqini belgilaydi. Ikki yaqin spektral chiziqlarni ajratish imkoni faqat ular orasidagi masofaga bog‟liq bo‟lmasdan spektral maksimumning kengligiga ham bog‟liq. Agr bir maksimumning o‟rtasi ikkinchi maksimumning chetiga to‟g‟ri kelsa, spektral chiziqlar to‟la ajratilgan deb hisoblanadi. Spektral asbobning ajrata olish kuchi deb quyidagi o‟lchamsiz kattalikga

R =λ/ δλ

aytiladi. R = mN difraksion panjaraning ajrata olish kuchi deyiladi, u spektrning m tartibiga va tirqishlarning N soniga proporsionaldir.

Yorug‟lik dispersiyasi

N‟yuton tajribalar asosida yorug‟lik dispersiyasini kashf etdi. Dispersiya lotincha “sochmoq” so‟zidan olingan. Umuman, yorug‟lik dispersiyasi deganda moddaning sindirish ko‟rsatkichi n ni yorug‟lik to‟lqinning siklik chastotasi ω ga bog‟liqligi tufayli sodir bo‟luvchi hodisalar tushuniladi. Xususan, N‟yuton tajribasida prizmaga tushayotgan “oq yorug‟lik” qizildan binafshagacha rangdagi yorug‟liklar, spektrlarga ajralgan. Agar turli moddalardan yasalgan prizmalar tufayli olingan spektrlarni bir-biri bilan solishtirilsa, quyidagilar ma‟lum bo‟ladi:

8- rasm.

1. 
   bir xil chastotali (ω=const ) nurlar bu prizmada turlicha burchaklarga og‟adi;
   
2. 
   bir xil chastotalar intervali ∆ ω = ω₂ – ω₁ ga mos bo‟lgan spektr qismining kengliklari turlicha prizmalarda turlicha bo‟ladi.Bundan, moddalar bir-biridan faqat
   

sindirish ko‟rsatkichining qiymatlari bilangina emas, balki sindirish ko‟rsatkichining yorug‟lik chastotasiga bog‟liqlik funksiyasi

n = ƒ (ω)

bilan ham farqlanadi, degan xulosaga kelinadi. Tushayotgan elektromagnit to‟lqinlarning chastotalari ortgan sari barcha shaffof moddalarning sindirish ko‟rsatkichi ham monoton ravishda ortib boradi. 2- rasmda shisha uchun n ning ω ga bog‟liqligi tasvirlangan. Binafsha nurlar qizil nurlarga nisbatan shishada ko‟proq sinishi haqidagi ma‟lum faqat rasmda o‟z aksini topgan.

Biror chastotalar intervali ∆ω da sindirish ko‟rsatkichining o‟zgarish ∆n ni xarakterlovchi ∆n/∆ω kattalik dispersiya o‟lchovi vazifasini bajaradi. Chastota ortishi bilan moddaning sindirish ko‟rsatkichi ham ortib borsa, ya‟ni ∆n/∆ω > 0 bo‟lsa, bu moddalardagi yorug‟likning dispersiyasi normal dispersiya deyiladi. Agar chastota ortishi bilan moddaning sindirish ko‟rsatkichi kamaysa, ya‟ni ∆n/∆ω < 0 bo‟lsa bunday moddadagi yorug‟lik dispersiyasiga

anomal dispersiya deyiladi. Shisha uchun oq yorug‟lik sohasining barcha qismlarida normal ul‟trabinafsha va infraqizil sohalarning ba‟zi qismlarida anomal dispersiya kuzatiladi.

4. Yorug’likning yutilishi.

Elektromagnit to‟lqin moddadan o‟tgan to‟lqin energiyasining bir qismi elektronlar tebranishini uyg‟otishga sarf bo‟‟ladi. bu energiya qisman elektronlar uyg‟otgan ikkilamchi to‟lqin tarzida nurlanishga qaytadi: qisman esa boshqa turdagi energiyaga aylanadi. Yorug‟lik moddadan o‟tganda uning intensivligi kamayadi – yorug‟lik moddada yutiladi.

Elektronlarning majburiy tebranishi va yorug‟likning yutilishi rezonans chastotada ayniqsa intensiv bo‟ladi. yorug‟lik intensivligining dl masofada o‟zgarishi shu masofada va shu intensivlik kattaligiga proporsional:

dJ = - xJdl

bunda x - yutuvchi modda xususiyatiga bog‟liq bo‟lib, utilish koeffisenti deb ataluvchi o‟zgarmas kattalik. Minus ishora dJ va dl lar turli ishorali bo‟lganlari uchun qo‟yilgan. Yorug‟likning yutuvchi qatlamaga kirish paytida intensivligi J₀ ga teng bo‟lsin. Moddaning 1 qalinlikdagi qatlamidan o‟tgan yorug‟likning J intensivligini topaylik. Buning uchun (16) ifodani o‟zgaruvchilarga ajratib, so‟ng integrallaymiz

^j l

dj

_  x _ dl
j


j 0 0

Natijada: ℓnJ=ℓnJ₀=xℓ hosil bo‟ladi, bundan J = J₀ e ^–ex

munosabat Buger qonuni deb ataladi. Bu qonunga asosan yorug‟lik intensivligi yutuvchi moddada eksponensial kamayadi. L=1/x bo‟lganda J intensivlik J₀ ga nisbatan e marta kam bo‟ladi. shunday qilib, yutilish koeffisenti o‟tayotgan yorug‟lik intensivligining e marta kamaytiradigan qatlam qalinligiga teskari bo‟lgan kattalikdir.

Yutilish koeffisenti λ to‟lqin uzunligiga bog‟liq. Atom yoki molekulalari deyarli o‟zaro ta‟sirlashmaydigan holatdagi moddalarga yutilish koeffisenti ko‟pchilik to‟lqin uzunliklari uchun nolga yaqin va faqat juda qisqa spektral sohalarda keskin bo‟gan maksimumlarga ega. Bu maksimumlar atom ichidagi elektronlar tebranishlarining rezonans chastotalariga mos keladi. Atom massasi elektron massasidan bir necha o‟n ming marta katta bo‟lgani sababli molekulyar chastotalar atom chastotalaridan ancha kichik bo‟ladi.

Ular spektrning infraqizil sohasiga to‟g‟ri keladi. Qattiq jismlar, suyuqliklar va gazlar yuqori bosimda anch ayutilishi polosasiga ega bo‟ladi. gazlarning bosimi orta borgan sari yutilish maksimumlari avval juda ingichka bo‟lib, so‟ng kengayib boradi. Metallar yorug‟lik uchun shaffof emas ( shisha uchun x ≈ 10 ^-2 sm^-1). Bu holni metallardagi erkin elektronlarning mavjudligi yuzaga keltirgan.Yorug‟lik to‟lqinining elektr maydoni ta‟sirida erkin elektronlar harakatga keladi - metallarda Joul‟-Lens issiqligini vujudga keltiruvchi tez o‟zgaruvchan toklar hosil bo‟ladi. natijada, yorug‟lik to‟lqinlarining energiyasi tez kamayib, metallarning ichki energiyasiga aylanadi.

4. Yorug’likni sochilishi.

Bir jinsli muhitda ikkilamchi to‟lqinlar birlamchi to‟lqinlarning tarqalishi yo‟nalishidan boshqa hamma yo‟nalishda bir-birini butunlay so‟ndiradi. Shuning uchun yorug‟likning yo‟nalishlari bo‟yicha qayta taqsimlanishi , ya‟ni yorug‟likning sochilishi yuzaga kelmaydi. Birlamchi nurning yo‟nalishda ikkilamchi to‟lqinlar bilan interferensiyalanib, fazoviy tezligidan farq qiladigan natijaviy to‟lqinni yuzaga keltiradi. Yorug‟likning sinishi va dispersiyasi yuqoridagi hol bilan tushintiriladi. Yorug‟lik to‟lqinlari muhitning bir jinslimasliklarida difraksiyalanib, intensivligining hamma yo‟nalishi bo‟yicha bir xil taqsimlanganligi bilan xarakterlanuvchi difraksion manzarani hosil qiladi.

Optikaviy birjinslimasliklari aniq ifodalangan muhit nomlari loyqa muhit nomi bilan yuritiladi. Bularga: 1) tutun, ya‟ni gazlardagi muallaq holda yurgan maydon zarralar; 2) tuman – gazlarda – muallaq holda yurgan suyuqlikning mayda tomchilar; 3) suyuqlikda muallaq suzib yuruvchi qattiq zarrachalardan hosil bo‟lgan suspenziyalar; 4) bir suyuqlikning mayda zarralarining, boshqa birinchisini eritmaydigan suyuqlikda muallaq yurishlaridan hosil bo‟lgan emul‟siyalar; 5) sadaf, opal, sutdek oppoq shisha kabi qattiq jismlar kiradi.

Yorug‟likning yon tomonlariga sochilishi tufayli intensivlikning tarqalish yo‟nalishi bo‟yicha kamaya borishi faqat birgina yutilish bo‟layotgan nisbatan tezroq yuz beradi. Shu sababli loyqa muhit uchun (17) ifoda haqiqiy x yutilishi koeffisenti ham tushirishi kerak, ya‟ni J = J₀ e^{-(x=x') e} X kattalik ekstinksiya koeffisenti deyiladi. Agar bir jisnslimaslar o‟lchovi yorug‟lik to‟lqin uzunligidan kichik ( -0,1λ atrofida) bo‟lsa, sochilgan yorug‟lik intensivligi J yorug‟lik chastotasining to‟rtinchi darajasiga to‟g‟ri proporsional yoki to‟lqin uzunligining to‟rtinchi darajasiga teskari proporsional:

J~ w⁴~1/ λ⁴

Bu bog‟lanish Reley qonuni nomi bilan yuritilgan. Yorug‟lik to‟lqini ta‟siridagi elektronning harakati garonik r = rm coswt qonun bo‟yicha sodir bo‟ladi. bu holda tezlanish w2 ga proporsional. Demak nurlanish intensivligi w4 ga proporsional qonuniyatining namoyon bo‟lishini loyqa suyuqlik solingan idishdan oq yorug‟lik dastasini o‟tkazib kuzatish onson. Yorug‟likning sochilishi tufayli dastaning suyuqlikdagi izi idishning yon tomonidah yaxshi ko‟rinadi, yorug‟likning qisqa to‟lqinlari uzunlariga qaraganda kuchlik sochilganligi sababli bu iz havo rang bo‟lib ko‟rinadi. Suyuqlikdan o‟tgan dasta katta uzun to‟lqinli nurlanish bilan boyib, E ekranda, oq rangning o‟rniga qizg‟ish sariq dog‟ hosil qiladi. Dastaning idishda kirish oldiga polyarizator qo‟yib, birlamchi dasta yo‟nalishiga perpendikulyar bo‟lgan turli yo‟nalishlarda. Sochilgan yorug‟lik intensivligining bir xil bo‟lmaganini sezamiz. Dipol‟ nurlanishning yo‟nalishga ega bo‟lishi birlamchi dastaning tebranish tekisligi bilan mos tushgan yo‟nalishlarda sochilgan yorug‟lik intensivligining amalda nolga teng bo‟lishiga tebranish tekisligiga tik yo‟nalishda maksimal bo‟lishiga olib keladi. Optikaviy bir jinslimaslik namoyon bo‟lish sababini zichlik fluktuasiyasidan deb topdilar. Bu fluktuasiyalar modda molekulalarining tartibli harakati tufayli yuzaga keladi: shuning uchun molekulalar sababchi bo‟lgan yorug‟likning bu tur sochilishi deb atalgan. Zichlik fluktuasiyasining ortishi uchun ayniqsa modda kritik holatining

yaqinida qulay sharoit yuzaga keladi. Bu fluktuasiyalar yorug‟likning shunday intensiv sochilishiga olib keladiki, yorug‟lik yo‟lidagi modda solingan ampula butunlay qora bo‟lib ko‟rinadi.

Nazorat uchun savollar:

1. 
   Elektromagnit to‟lqin qanday vujudga keladi?
   
2. 
   Yorug‟lik to‟lqin nimadan iborat?
   
3. 
   Yorug‟lik interferensiyasi qanday sodir bo‟ladi?
   
4. 
   Qanday to‟lqinlar kogerent bo‟ladi?
   
5. 
   Yung tajribasi qanday amalga oshirilgan?
   
6. 
   Inteferometrlarning tuzilishi qanday?
   
7. 
   Difraksiya hodisasi nima?
   
8. 
   Yorug‟lik dispersiyasi nima?
   
9. 
   Yorug‟likning yutilishi qachon sodir bo‟ladi?
   
10. 
    Yorug‟lik nuri qachon sochiladi?
    

Adabiyotlar:

1. 
   David Halliday, Robert Resnick, Jear “Fundamentals of physics!”, USA, 2011.
   
2. 
   Douglas C. Giancoli “Physics Principles with applications”, USA, 2014.
   
3. 
   Физика в двух томах перевод с английского А.С. Доброславского и др. под редакцией Ю.Г.Рудого. Москва. «Мир» 1989.
   
4. 
   Remizov A.N. “Tibbiy va biologik fizika” T. Ibn Sino, 2005.
   
5. 
   Bozorova S. Fizika, optika, atom va yadro. Toshkent Aloqachi 2007.
   
6. 
   Sultonov E. “Fizika kursi” (darslik) Fan va ta‟lim 2007.
   
7. 
   O.Qodirov.”Fizika kursi” (o„quv qo„llanma) Fan va ta‟lim 2005.
   
8. 
   O. Ahmadjonov. Umumiy fizika kursi. 1 tom. Toshkеnt 1991.
   
9. 
   A. Qosimov va boshqalar. Fizika kursi 1 tom. Toshkеnt 1994.