Дәріс. ХХ ғасырдың алғашқы кезеңдеріндегі физикадағы ғылыми революция
Студенттің өзіндік жұмысына арналған сұрақтар
жүктеу/скачать 267,83 Kb.
|
12-13 - дәріс
- Бұл бет үшін навигация:
- Кванттық механиканың пайда болуы.
| Студенттің өзіндік жұмысына арналған сұрақтар:
1. Абсолют қатты денені оқып-зерттеу тарихы. 2. Макс Планктың өмірбаяны және ғылыми жетістіктері. 3. Пьер Луи Дюлонг және Алексис Терез Птидің өмірбаяндары. 4. Артур Холли Комптонның ғылыми өмірі мен ғылыми жетістіктері 5. Петер Дебайдың өмірбаяны және ғылыми жетістіктері. 6. Лоренцтің электромагниттік теориясы. 7. Уақыт пен кеңістік салыстырмалылығы. Кванттық механиканың пайда болуы. Физикада болған ең ұлы төңкерiс ХХ ғасырдың бас кезiне дәл келедi. Тәжiрибеде байқалған жылудың сәуле шығару (қызған дененің электромагниттiк толқындар шығаруы) спектрлерiне энергияның үлестiрiлу заңдылықтарын түсiндiру мүмкiн болмады. Максвеллдiң сан рет тексерiлген электромагнетизм заңдарын заттың қысқа электромагниттiк толқындар шығару проблемасына қолданбақшы болғанда, кенет «қарсылық көрсеттi». Бұл заңдардың антеннаның радиотолқындар шығаруын тамаша сипаттауы және өз кезінде электромагниттiк толқындардың барын осы зандар негiзiнде алдын ала айтуы таңқаларлық едi. Максвеллдiң қызған дене электромагниттiк толқындар шығару салдарынан үнемi энергия жұмсап шығындана отырып, абсолют нөлге дейiн салқындауы тиiс деген электродинамикасы мағынасыз тұжырым жасауға келтiрiлдi. Классикалық теория бойынша зат пен толқын шығару арасында жылулық тепе-теңдiк болуы мүмкiн емес. Алайда күнделiктi тәжiрибеде шындығында мұндай ешнәрсе жоқ екенiн керсетедi. Кызған дене өзiнiң барлық энергиясын электромагниттiк толқын шығаруға жұмсайды. Теория мен тәжірибе арасындағы осы қарама-қайшылықтан шығудың жолын іздеу барысында неміс физигі Макс Планк (1-сурет) атомдар электромагниттік энергияны Макс Планк жеке порциялармен – кванттармен шығарады деп болжаған.
Жарықтың химиялық әсері. Фотосурет. Молекулалардың кез-келген түрленуi - химиялық процесс. Көбiнесе жарықтың әсерiнен молекула ыдырағанда, тiзбектелген химиялық түрленулер басталады. Күн сәулелерiнiң әсерiнен матаның оңуы және күнге тотығуы - бұлар жарықтың химиялық әсерінің мысалдары. Ағаштар мен шөптiң жасыл жапырақтарында, қылқан жапырақтылардың қылқандарында, тағы басқа көптеген микроорганизмдерде жарықтың әсерiнен аса маңызды химиялық реакциялар жүредi. Күннің әсерiнен жасыл жапырақтарда Жердегi барлық тiршiлiк үшін қажеттi процестер жүредi. Олар бiзге қорек бередi, сондай-ақ бiзге дем алу үшін оттегiні бередi. Жапырақтар ауадан көмiрқышқыл газды жұтады да, оның молекулаларын құрама бөлiктерiне: көміртегi мен оттегiне ыдыратады. Орыс биологы Климент Аркадьевич Тимирязев анықтағандай, бұл хлорофилл молекулаларында күн спектрiнiң қызыл сәулелерiнiң әсерiнен орындалады. Көмiртегi тiзбегiне жерден тамыр арқылы алынатын басқа элементтер атомын бiрiктiре отырып, өсiмдiктер адам мен жануарлар үшін қореқ - белоктардың, майдың және көміртегінің молекулаларын құрастырады. Фотосурет Фотопластинаның сезгiш қабаты желатинге енгiзiлген бромды күмiстiң майда кристалдарынан тұрады. Кристалдарға жарық кванттары түскенде электрондар бромның кейбiр иондарынан бөлiнiп кетедi. Бұл электрондарды күмiстiң иондары қармап алады да, кристалдарда шағын мөлшерде күмiстің бейтарап атомдары пайда болады. Бiрақ осы процестiң есебiнен бөлiнiп шыққан металл күйдегi күмiстiң мөлшерi аз. Шындығында, фотопластинаның (немесе фотопленканың) уақыт өтуiне байланысты жарықтан аз да болса қараятынын байқауға болады. Бұл қараю металл күмiстiң пайда болуынан туған. Жарықтың әсерiмен объектiнiң фотопластинада пайда болған кескiнiн жасырын деп айтады. Пластинаны өңдеудегi бiрiншi операция айқындау болып табылады. Пластина гидрохинонның метолдың немесе басқа заттардың ертiндiсiне батырылады, олардың әсерiнен бромды күмiстiң жеке молекулалары ыдыраған барлық кристалдарынан металл күмiс бөлiнiп шығады. Пластинада объектiнiң негатив кескiнi пайда болады, онда объектiнiң жарық жерлерi караңғы және керiсiнше болады. Бұдан кейiнгi операция - бекiту, мұнда бромды күмiстiң калған кристалдары ерiтiледi де, жуылады. Осының салдарынан пластина жарық сезгiш болмай калады. Бекiту үшiн пластинаны гипосульфиттiң ерiтiндiсiне батырады. Суға жуған соң негатив дайын болады. Оны фотоқағаздың, яғни жарық сезгiш қабат қапталған кәдiмгi қағаздың үстiне орналастырып, жарықтандырып және жоғарыда көрсетiлгендей, химиялық өңдеу жасаған соң, позитив кескiн шығарып алады. Ендi позитивте жарық және қараңғы реңктердiң таралуы дұрыс (айналдырылмаған) болды. Бордың кванттық постулаттары. Сутегі атомының Бор жасаған моделі Табиғаттағы процестер туралы кванттық түсiнiктердi одан әрi дамыта отырып, 1913 ж. данияның ұлы физигi Нильс Бор физиктердi ойландырған өте қиын жағдайдан шығарудың жолын тапты. Бордың еңбегiне сүйсiнген Эйнштейн, оны “ақыл-ой саласындағы жоғары музыкалық дарын” деп бағалады. Бір-бiрiнен дара жатқан тәжiрибе деректерiне сүйене отырып, Бор данышпандық интуицияның жәрдемiмен iстiң мәнiн дұрыс аңғарды. Бордың бiріншi постулатында былай делiнген: атомдық жүйе тек ерекше стационар немесе кванттық күйлерде ғана болады, олардың әрқайсысына белгiлi бiр энергия Еn сәйкес келедi. Стационар күйде атом сәуле шығармайды. Бордың екінші постулатына сәйкес, атом үлкен энергиялы Ек стационар күйден аз энергиялы Еn стационар күйге өткенде жарық шығарылады. Шығарылған фотонның энергиясы атомның стационар екi күйдегi энергияларының айырмасына тең: Nvkn=Ek – En Бұдан сәуле шығару жиілігін былай өрнектеуге болады: v= Жарықтың жұтылу кезінде атом энергиясы аз тұрақты күйден энергиясы көп тұрақты күйге өтеді. жүктеу/скачать 267,83 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|