“Ёруғликнинг квант табиати” Наманган Давлат университети Физика кафедраси Атом физикаси “Ёруғликнинг квант табиати” к.ф.н. А.Тожибоев

Ёруғликнинг квант табиати х Ёруғликнинг квант табиати 1. Иссиқлик нурланиш ва люминесценция 2. Кирхгоф қонуни 3. Стефан-Больцман қонуни 4. Виннинг силжиш қонуни 5. Релей – Жинс формуласи 6. Планк назарияси

1. Иссиқлик нурланиш ва люминесценция Иссиқлик нурланиш – жисмнинг ички энергияси ҳисобига пайдо бўладиган, жисм нурланаётган электромагнит нурланишдир. Иссиқлик энергиясидан ташқари бошқа ихтиёрий энергиялар ҳисобига юзага келадиган барча нурланиш турлари (ёруғлик нурланиши) люминесценция дейилади: хемилюминесценция электролюминесценция фотолюминесценция Тажрибага кўра, нурланаётган жисм билан мувозанатда бўлган ягона нурланиш тури – иссиқлик нурланишидир.

- мос равишда ω ва T ларнинг Шундай қилиб, ; х 2. Кирхгоф қонуни Бирлик вақтда нурланаётган жисм бирлик юзасидан чиқаётган энергия оқими жисмнинг энергетик ёритилганлиги (R) дейилади [R] = Вт/м2. (2.1) . ,Т –энергетик ёритилганликнинг спектрал зичлиги ёки жисмнинг нур чиқариш қобилияти. - мос равишда ω ва T ларнинг Шундай қилиб, функцияси ;

d α туш. ютил. Ф = ' . . Энергетик ёритилганлик: (2.2) ёки х Энергетик ёритилганлик: (2.2) ёки Жисмнинг ютилиш қобилияти. d α ω туш. ютил. Ф T = ' . , . Барча частотали нурланишларни ютадиган жисмлар учун - абсолют қора жисм. ва бирдан кичик - кулранг жисм. Реал жисм доимо унга тушаётган нурланиш энергиясининг бир қисмини қайтаради.

Жисмнинг спектрал ютилиш қобилияти: 1  абсолют қора жисм; 2  кул ранг жисм; 3  реал жисм

Нурланиш спектрлари Спектр турлари: узлуксиз Асосий муаммо – қора жисмлар чиқарётган нурланишни тўлқин узунлиги бўйича тақсимотини тушуниш. Абсолют қора жисм нурланиши. Узлуксиз спектр.

1-расм Бундай система маълум вақтдан сўнг иссиқлик мувозанат ҳолатига келади

Кирхгоф Густав Роберт (1824 – 1887) – немис физиги. Иссиқлик нурланишнинг асосий қонунларидан бири - Кирхгоф қонуни аниқлади: жисм нурланиш қобилиятини ютилиш қобилиятига нисбати жисм табиатмга боғлиқ эмас. Густав Кирхгоф 1856 йилда қонунни шакллантирган ( 1862 йилда эса абсолют қора жисм моделини таклиф қилди).

2-расм

Нурланиш қобилиятини ютилиш қобилиятига нисбати жисм табиатига боғлиқ эмас, барча жисмлар учун частота ва ҳароратнинг универсал функцияси ҳисобланади: (2.3) – Кирхгофнинг универсал функцияси Қора ёки платинали қурум қуйидаги ютилиш қобилиятига эга:

Бу нурланишни спектрга ёйиб f(ω,T) функциянинг экспериментал кўринишини топиш мумкин 3-расм

Жисмнинг спектрал ютувчи кобилияти: 1  абсолют кора жисм; 2  кулранг жисм; 3  реал жисм доимо унга тушётган нурланиш энергиясининг бир кисмини кайтаради.

3. Стефан-Больцман қонуни Австриялик физик Стефан 1879 йилда экспериментал маълумотларни таҳлил қилиб, ихтиёрий жисмнинг энергетик ёритилганлиги Т4 га пропорционал эканлигини аниқлади. Больцман Людвиг (1844 – 1906) – австриялик физик-назариётчи, классик статик физика асосчиларидан бири. Асосий ишлари газларнинг кинетик назарияси, термодинамика ва нурланиш назарияси. Физик кинематиканинг асоси бўлган, газларнинг асосий кинетик тенгламасини келтириб чиқарди. Биринчи маротаба термодинамика принципларини нурланишга қўллади. Кейинчалик Больцман, термодинамик усулни қора нурланиш тадқиқотларига қўллаб, бу фақат абсолют қора жисм учун ўринлигини кўрсатди.

эгри чизиқ юзаси қуйидагига тенг: – Стефан-Больцман қонуни – Стефан-Больцман доимийси.

Абсолют қора жисмнинг спектрал нурланиш қобилияти

4. Виннинг силжиш қонунлари 1893 йилда немис олими Вильгельм Вин цилиндрик идишдаги қора нурланишнинг адиабатик сиқилиш масаласини қўриб чиқди. Поршеннинг ҳаракатланишида хажм бирлигидаги нурланиш энергияси (энергия зичлиги) икки сабабга кўра ортиб боради: • хажм камайиши ҳисобига (энергиянинг умумйи катталиги ўзгармас); • нурланиш босимига қарши поршеннинг бажарган иши ҳисобига.

Вин қуйидагини аниқлади: Лекин Доплер эффектига кўра (харакатланаётган поршендан қайтган нурланишиниг частота ўзгариши) поршен харакати нурланиш частотасининг ўзгаришига олиб келади. Вин қуйидагини аниқлади: (4.1) С1 ва С2 - доимийлар. .

Закон смещения Вина (4.2) Постоянная Вина

5. Релей – Жинс формуласи Рэлей (Стретт) Джон Уильям (1842 – 1919) инглиз физиги. Ишлари тебранишлар назариясига бағишланган, акустика, иссиқлик нурланиши, молекуляр физика, гидродинамика, электромагнетизм асосчиларидан бири. Эластик жисмлар тебранишларини ўрганган, биринчи маротаба автотебранишларга эътибор қаратган. Ёруғликнинг молекуляр сочилиш назариясига аосос солган, осмоннинг кўк рангини тушунтириб берган. Рефрактометр яратган. Ички деворлари кўзгудан бўлган берк бўшлиқдаги мувозанатли нурланишни барқарор электромагнитлар йиғиндиси (осцилляторлар) эканлигини айтган.

Джинс Джеймс Хопвуд (1877 – 1946) – инглиз физиги ва астрофизиги Джинс Джеймс Хопвуд (1877 – 1946) – инглиз физиги ва астрофизиги. Асосий физик тадқиқотлари газларнинг кинетик ва иссиқлик нурланишнинг назарияларига бағишланган 1905 йида энергия зичлигининг формуласини келтириб чиқарди (Релей-Джинс қонуни).

Джинс 1905 йилда Рэлейнинг ҳисобларини охирига етказди: (5.1) Релей – Джинс формуласи

Бу натижа «ультрабинафша ҳалокат» деган номни олди, чунки Рэлей-Джинс ҳулосаси классик физика нуқтаи назаридан бекам-кўст қилинган. Ультрабинафша ҳалокат Рэлей - Джинс . Планк Вин

6. Планк формуласи Планк Макс Карл Эрнст Людвиг (1858 – 1947) – немис физиги, физик-назариётчи, квант назариясининг асосчиси. Абсолют қора жисм спектридаги энергия тақсимоти қонунини келтириб чиқарган.

Осциллятор энергияси, унинг частотасига пропорционал бўлган бирор бутун каррали энергия бирлигидир: Энергиянинг минимал порцияси: с Дж 34 10 054 , 1 62 6 ï þ ý ü × - = h Планк доимийси

Планк формуласининг охирги кўриниши Ультрабинафша ҳалокат Рэлей - Джинс Планк Вин

1) Кичик частоталар сохасида , яъни Планк формуласидан (6.1) 1) Кичик частоталар сохасида , яъни Рэлей-Джинс формуласини оламиз: (6.2)

2) Катта частотаталар соҳасида, Планк формуласидан Вин формуласини олинади 3) Шунингдек Планк формуласидан Стефан-Больцман қонунини олиш мумкин: . Бундан Стефан-Больцман қонунини келтириб чиқариш мумкин

Планк формуласининг бошқа кўриниши ёки 1 π 4 ω 2 3 , - = kT T e c r h

Планк формуласидан, h, k ва c универсал доимийларини билган ҳолда, σ Стефан-Больцман ва b Вин доимийларини ҳисоблаш мумкин. Бошқа томондан, σ ва b ларнинг экспериментал қийматларини билган ҳолда, h ва k ҳисоблаш мумкин.