Fotoeffekt uning turlari va qonunlari

FOTOEFFEKT UNING TURLARI VA QONUNLARI
1. Fotoeffekt, uning turlari va konunlari. Eynshteyn Tenglamasi.
2.Nanotexnalogiya tug‘risida tushuncha.
3.AES.Energiya manbalari muammolari.
4.Yorug'lik interferensiyasi va uni kuzatish usullari. Interferometlar.
1. Fotoeffekt — moddalarning elektromagnit nurlanish taʼsirida elektron chiqarishi. F. hodisasini 1887 yilda nemis fizigi G. Gers ochgan. Dastlabki asosiy tadqiqotlarni rus olimi A. G. Stoletov (1888), soʻngra nemis fizigi F. Leonard (1899) oʻtkazgan. F. qonunlarini birinchi boʻlib A. Eynshteyn (1905) nazariy tushuntirgan. F.ning asosiy qonuniyatlari: 1) chiqarilayotgan elektronlar soni nurlanish intensivligiga proporsional; 2) har bir modda uchun uning sirtining maʼlum holatiga va T=0 K trada chegara — nurlanishning eng kichik chastotasi P50 (yoki eng katta toʻlki n uzunligi ^0) mavjud boʻlib, bu chegaradan tashqarida F. sodir boʻlmaydi; 3) fotoelektronlarning eng katta kinetik energiyasi nurlanish chastotasi 03 ortishi bilan chiziqli ortadi va nurlanishning intensivligiga bogʻliq boʻlmaydi. F. — kvant hodisa, uning ochilishi kvant nazariyasini eksperimental asoslashda muhim rol oʻynadi; F. qonuniyatlarini faqat kvant nazariyasi asosida tushuntirish mumkin. Erkin elektron fotonnk yutishi mumkin emas, chunki bunda bir vaqtning oʻzida energiyaning ham, impulsning ham saklanish qonuni bajarilmaydi. Elektron atrof muhit bilan brgʻlanganligi uchun F. hodisasi atom, molekula va kondensatlangan muhitda hosil boʻlishi mumkin. Bu bogʻlanish atomda ionlanish energiyasi ye, bn, kondensatlangan muhitda chiqish ishi A bilan tavsiflanadi. F.dagi energiyaning saklanish qonuni Eynshteyn munosabati bilan ifodalanadi: E=hm — ye (yoki Ehw — A), bunda Ye — fotoelektronning kinetik energiyasi. T=0K va yoruglik intensivligi kichik boʻlganda (amadda koʻp fotonli effektlar boʻlmaganda), agar h sh < ye, yoki h sh < A boʻlsa, F. boʻlmaydi.

Gazlarda F. ayrim atom va molekulalarda kuzatiladi (fotoionlanish). Bunda foton yutilib, elektron chikarish yoʻli bilan ionlanish yuz beradi. Fotonning ionlashga sarflagan energiyadan boshqa gamma energiyasi chikarilayotgan elektronga beriladi. Kondensatlangan muhitlarda fotonlarni yutish mexanizmi ularning energiyasiga bogʻliq. h Sh > A da foton utkazuvchanlik elektronlari (metallarda) yoki valentlik elektronlari (yarimoʻtkazgichlar va dielektriklarda) tomonidan yutiladi. Natijada tashqi F. yoki ichki F. kuzatiladi. P GO juda katta boʻlganda (ukvantlar holida) fotoelektronlar atomning chuqur qobiqlaridan urib chiqarilishi mumkin. Koʻpgina metallarning toza sirtlari uchun A>3 eV, shuning uchun metallarda F. ultrabinafsha sohada kuzatiladi. Ishqoriy yer metallari va bariy (Va) uchun F. koʻrinadigan yorugʻlik sohasida ham kuzatiladi.

2. Bugungi kunga qadar (2018-2019) dunyoda nanotexnologiyalar va nanoproduktsiya nima ekanligini tasvirlaydigan yagona standart yo'q.
"Nanotexnologiya" tushunchasiga quyidagilar kiradi:
Neyrotexnologiya sohasi yarim asrga ega, ammo u faqat so'nggi 20 yil ichida etuklikka erishdi. Asosiy voqea olimlarga tajribalar paytida miyaning ishini bevosita kuzatishga imkon beradigan neyroimagingning paydo bo'lishi edi. Neyrotexnologiyalar jamiyatga jiddiy ta'sir ko'rsatdi, garchi ularning mavjudligi shunchalik ahamiyatsiz bo'lsa-da, ularning deyarli barchasini sezmaydilar.

Dori-darmonlardan miya skanerlashigacha, neyrotexnologiyalar rivojlangan mamlakatlarning deyarli barcha aholisiga to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita ta'sir qiladi, ular depressiya, uyqusizlik, diqqat etishmovchiligining giperaktivligini buzish, antiviruslarga qarshi vositalar yoki saraton kasalligini skanerlash, insultni tiklash va boshqalar.

Sanoat rivojlanib borgan sari, bu jamiyatning shaxsiyat va turmush tarziga ta'sir qiladigan miyaning ko'plab imkoniyatlarini boshqarish va ulardan foydalanishga imkon beradi. Umumiy texnologiya allaqachon buni amalga oshirishga harakat qilmoqda; Brain Age [1] kabi o'yinlar va miyaning faoliyatini yaxshilashga qaratilgan Fast ForWord [2] kabi dasturlar neyrotexnologiyalar toifasiga kiradi.

Hozirgi vaqtda fan miyaning tuzilishi va faoliyatining deyarli barcha jihatlarini tasvirlashga qodir. Bu depressiyani, giperaktivlikni, uyqusizlikni va boshqalarni boshqarishga yordam beradi. Terapiyada bu qon tomir qurbonlariga harakatlarni muvofiqlashtirishni yaxshilashga, miya faoliyatini yaxshilashga, epilepsiya xurujlari sonini kamaytirishga, vosita funktsiyalari buzilgan bemorlarga (Parkinson, Xantington kasalligi, ALS) yordam beradi va xayoliy og'riqlardan xalos bo'lishga yordam beradi [3].

Neyrotexnologiyaning rivojlanishi nevrologik muammolari bo'lgan bemorlarni reabilitatsiya qilish uchun ko'plab yangi usullarni va'da qilmoqda. Neyrotexnologik inqilob 2007 yilda boshlangan "Fikrlash o'n yilligi" tashabbusini amalga oshirdi [4]. Bundan tashqari, miyada aql va ongning paydo bo'lishi mexanizmlarini aniqlashga imkon beradi.

Zamonaviy texnologiyalar

Vizualizatsiya

Magnit-rezonans tomografiya (MRI) miyaning topologik va signal tuzilmalarini skanerlash, shuningdek miya faoliyatini vizual tekshirish uchun ishlatiladi. MRGdan foydalanish nevrologiyada juda katta oqibatlarga olib keladi. Bu, ayniqsa funktsional MRI (fMRI) paydo bo'lganidan keyin fikrlashni o'rganishda muhim ahamiyatga ega [5]. Funktsional MRI miya mintaqalari faollashuvining kislorod miqdorining oshishiga bog'liqligini o'lchaydi.

Texnologiya miyaning turli sohalari va sohalari o'rtasida assotsiativ ulanishlar xaritasini yaratishga imkon beradi, shu jumladan yangi joylar va maydonlarni aniqlaydi. FMRI tufayli bemorlar real vaqtda miyalarining stimulga qanday javob berishini ko'rishlari mumkin va shu bilan vizual mulohazalarni olishadi.

Kompyuter tomografiyasi (KT) 1970 yildan beri ishlatiladigan yana bir miyani skanerlash texnologiyasidir. Akademik muhitda kompyuter tomografiyasining ko'plab funktsiyalari hozirda MRGga o'tmoqda, ammo avvalgisi sog'liqni saqlash muassasalarida miya faoliyati va shikastlanishini aniqlash uchun ishlatiladi. Rentgen nurlari yordamida olimlar miyada radioaktiv yorliqlarni o'rnatadilar, ular faoliyat nuqtalarini miyada aloqalarni o'rnatish vositasi sifatida ko'rsatadilar, shuningdek, miyaga uzoq muddatli shikast etkazadigan (masalan, anevrizma yoki saraton kabi) ko'plab shikastlanishlar / kasalliklarni aniqlaydilar [5].

Pozitron emissiya tomografiyasi (PET) bu pozitron nurlanish manbalari (glyukoza kabi) bo'lgan markerlarni mahkamlash uchun tuzilgan yana bir tasvirlash usuli [5]. PET tez-tez ishlatiladi, chunki bu metabolik jarayonlarni aniqlashga imkon beradi: miyaning muammoli joylari ko'proq glyukoza iste'mol qiladi.
3. Atom elektr stansiyasi (AES) — Texnologik sxemasi jihatidan issiqlik elektr stansiyalari turiga kiruvchi elektr stansiya. Oddiy issiqlik elektr stansiyalari (TES)da koʻmir, neft, qoramoy (mazut) va gaz yoqilsa, Atom Elektr Stansiyasida yoqilgʻi sifatida uran ishlatiladi. Atom Elektr Stansiyasining asosiy qismi atom qozoni, yaʼni atom reaktori. Atom Elektr Stansiyasida, koʻpincha, atom reaktorlarining. 4 tipi qoʻllaniladi: 1) Suv-suvli (bunda susaytirgich moda oʻrnida ham, issiqlik eltuvchi modda oʻrnida ham oddiy suv ishlatiladi); 2) Grafit-suvli (suv — issiklik eltuvchi, grafit esa susaytiruvchi boʻladi); 3) Ogʻir suvli (oddiy suv issiqlik eltuvchi, ogʻir suv esa susaytiruvchi); 4) Grafit-gazli (gaz — issiqlik eltuvchi, grafit — susaytiruvchi). Zamonaviy atom energetikasida asosan uran235 dan foydalaniladi. Uning tabiiy zaxirasi unchalik katta emas, organik yoqilgʻining esa atigi 10 % ini tashkil kiladi. Bu miqdor atom energetikasini yoqilgʻi bilan uzoq vakdtacha taʼminlay olmaydi. Yadro yoqilgʻisi sifatida qoʻllaniladigan plutoniy-239 va uran-233 olish uchun xom ashyo hisoblanadigan uran-238 bilan toriy-232 ning zaxirasi yer bagʻrida yetarli miqdorda. Bu yadro yoqilgʻilari yerdagi energetik resursni taxminan. 1000 baravar oshiradi. Hozirgi yoqilgʻi ishlab chiqaradigan koʻpaytiruvchi atom reaktorlarida yoqilgʻi miqdorini ishlash jarayonida orttirish mumkin. Masalan, ikki marta koʻpaytirish uchun taxminan. 10 yilgacha vaqt kerakligi maʼlum. Demak, odamzod atom yoqilgʻisisiz qolmaydi.Atom energiyasi xalqaro agentligining xabar berishicha, 1985 yil oxirida dunyoning 26 mamlakatida atom elektr stansiyalarida umumiy quvvati 248577 MVt boʻlgan 374 reaktor ishlab turgan. Shulardan umumiy quvvati 77851 MVT boʻlgan 93 reaktorli AQSH birinchi oʻrinda, qolganlari esa Fransiya (37533 MVT), sobiq SSSR (26803 MVT), Yaponiya (23665 MVT), sobiq GDR (16429 MVT) va Angliya (10120 MVT). Dunyoning koʻplab boshqa mamlakatlarida ham Atom Elektr Stansiyasilar ishlab turibdi. Hozirgi vaqtda xalq xoʻjaligining elektr energiyasidan foydalanmaydigan biror sohasini topish qiyin. Shuning uchun elektr energiyasi ishlab chiqarish yildan yilga ortib bormoqda. Masalan, 1980-yilda dunyoda ishlatilgan elektr energiyasining 5,6 %, 1985-yilda — 10,8 % va 1988-yilda-27 % Atom Elektr Stansiyasilarda ishlab chiqilgan. Atom elektr stansiyalari bor mamlakatlar.
AES ishlatiladi, yangi energobloklar qurilmoqda.
AES ishlatiladi, yangi energobloklar qurilishi rejalashtirilgan.
AES yoʻq, stansiyalar qurilmoqda.
AES yoʻq, qurilish rejalashtirilgan.
AES ishlatiladi, yangilarini qurish rejalashtirilmagan.
AES ishlatiladi, miqdori kamaytirilishi rejalashtirilgan.
Fuqaro yadro energetikasi taqiqlangan.
AES yoʻq.
Taqqoslash uchun 1987-yil AQSH ishlatgan energiyasining 19 %, Buyuk Britaniyada 19 %, Yaponiyada 30 %, GFRda 34 %, Fransiyada 76 % Atom Elektr Stansiyasilarda ishlab chiqilgan. Lekin 1986-yil aprelda Chernobil (sobiq SSSR) Atom Elektr Stansiyasida boʻlib oʻtgan katta avariya butun dunyo Atom Elektr Stansiyasilar kurilishi rejalarini buzib yubordi. AQSHda qurilish ishlari sekinlashtirildi, Skandinaviya mamlakatlarida esa butunlay toʻxtaldi. Ammo yer yuzidagi energiya manbalari hisoblanmish — neft, gaz, koʻmir zaxiralari cheklanganligidan Atom Elektr Stansiyasilarni takomillashtirishdan boshqa iloj yoʻq. Atom energiyasi manbai uran va toriyning yer yuzidagi zaxiralari dunyo xalqlarining energiyaga boʻlgan talabini bir necha ming yillar davomida qondirib turish uchun yetarlidir. Kelajakda Atom Elektr Stansiyasilar yetarli darajada rivojlanadi va dunyo mamlakatlarining umumiy energetika balansida yetakchi oʻrinni egallaydi.
4. Yorugʻlik interferensiyasi - ikkita yoki bir nechta yorugʻlik toʻlqinlarining qoʻshilishi natijasida yorugʻlik nurlanishi energiyasining fazoda qayta taqsimlanishi (qarang Interferensiya); toʻlqin interferensiyasining xususiy holi. Yo. i. ekran yoki b. sirtda yorugʻ yoki qorongʻi yoʻllar yoki dogʻlar (monoxromatik yorugʻlik uchun) yoxud rangdor qismlar (oq yorugʻlik uchun) yonmayon joylashgan holda koʻrinadi. Yo. i. 17-asrdaI. Nyuton tomonidan tadqiq qilingan boʻlsada, uning korpuskulyar nazariyasi ushbu xrdisani tushuntira olmadi. Uni 19-asr boshida T. Yung va O. Frene.tar toʻlqin hodisa sifatida nazariy talqin qilib berdilar. Doimiy faza farqi sharoitida, yaʼni kogerent yorugʻlik dastalarining qoʻshilishi natijasida vujudga keluvchi, fazoda kuchaygan va susaygan intensivliklarning muntazam almashinuvidan iborat boʻlgan Yo. i. eng kengtarqalgan — statsionar interfere n siya dir. Yo. i. turlari asosan yorugʻlikning kogerent dastalarini hosil qilish usullari bilan bogʻliq. Yorugʻlikning kogerent dastalarini hosil qilishning ikki usuli: toʻlqin frontini boʻlish usuli va amplitudani boʻlish usulidan keng foydalaniladi. Toʻlqin frontini amplitudaviy boʻlish tuzilmalarida birlamchi manbaning nurlanishi optik muxitlarning yarim shaffof boʻlinish chegaralari bilan boʻlinadi. Mac, sovun pufaklari, suvdagi yogʻ pardalarida shunday tur Yo. i. vujudga keladi. Bu hollarning bar chasida ikkita sirtdan qaytgan yorugʻliklarning interferensiyasi xreil boʻladi. Amplitudani boʻlish usuli interferometrlarda keng qoʻllanilib, unda toʻlqin maydonlari maxsus yarim shaffof koʻzgular vositasida boʻlinadi. Yuqoridagi ikki nurli interferensiyadan tashqari, koʻp nurli Yo. i.lar ham mavjud. Fabri — Pero interferometri koʻp karrali qaytuvchi nurlarda ishlasa, difraksiya panjaralari va Maykelson eshelonlari koʻp elementli davriy tuzilmalarga asoslangan. Yo. i.dan yorugʻlikning spektral tahlilida, masofalar, burchaklar va tezliklarni aniq oʻlchash hamda refraktometriyada keng qoʻllaniladi. Yo. i. golografiya asosini tashkil qiladi.
Interferometr (interferensiya va metr) — elektromagnit yoki akustik toʻlqinlar interferensiyasi hodisasiga asoslangan oʻlchash asbobi. I.ning ishi bitta nurning fazoda ikki (yoki koʻp) kogerent nurga parchalanib, turli yoʻnalishda interferensiya koʻri-nishni hosil qilishidan iborat. Optik I. keng tarkalgan. Bunga Maykelson I. misol boʻladi (rasm), bunda yeruglikning parallel nurlari dastasi sirtiga kumush yuritilgan plastinka Px da ikki (/ va 2) nurga boʻlinadi; bu nurlar koʻzgu 3h va 32 lardan kaytib toʻplanib obʼyektiv O ning fokal tekisligida interferensiyalanadi. Nurlar dastalarining yoʻlini baravarlash uchun (mas, 1 nur plastina Ya, dan ikki marta oʻtadi) nur 2 yoʻliga plastina P2 oʻrnatiladi. 3, (yoki 32) ni ozgina siljitilganda interferensiya polosalar qarash maydonida sezilarli suriladi. Koʻzgu 3, (yoki 32) oʻrniga biror detal oʻrnatib, interferension tasvir boʻyicha detal sirtining sifati toʻgʻrisida mulohaza yuritish mumkin. Toʻlqin tabiatiga qarab, I. akustik va elektromagnit toʻlqinlar (optik va radioin-terferometrlar) uchun moslab yasaladi. Optik I. spektral chiziqlarning toʻlqin uzunligini, shaffof muhitlarning yorugʻlik sindirish koʻrsatkichini, yulduzlarning burchak oʻlchamlarini, masofalarning mutlaq va nisbiy qiymatini katta aniqlikda oʻlchash uchun ishlatiladi. I. sanoatda optik tizim va qismlarning sifatini tekshirish hamda optik detallarning sir-tini kuzatish uchun qoʻllaniladi. Me-tallurgiyada esa metall sirtlarining tekisligini tekshirishda, shaxtalardagi metan va karbonat angidrid konsentratsiyasini aniqlashda ham I.dan foydalaniladi.