Жарық кванттары
жүктеу/скачать 137 Kb.
|
887 kvant-testent
| www.testent.ru Жарық кванттары§ 6.1 Жылулық сәуле шығару. М.Планктың идеялары. Кванттық теорияның пайда болуы Температурасы абсолют нөлден ерекше болатын кез-келген дене өзiнен сәуле шығарады. Бiрақ, көп жағдайда бұл сәулелердiң толқын ұзындығы адам көзi сезе алатын толқын ұзындығының аймағынан тысқары жатқандақтан бiз оны көре бермеймiз. Денелердiң өзiнен бұлай сәуле шашуын жылулық сәуле шығару деп атайды. Шығарылатын сәулелердiң қарқындылығы және қандай толқын ұзындықтарындағы сәулелердi басымдылықпен шығаратындығы сол сәуле шашып тұрған дененiң температурасына байланысты. Әрбiр дене өзiнен сәуле шашып ғана қоймайды, сонымен қатар өзiне түскен сәуленi жұтады да. Дененiң қандай толқын ұзындығындағы сәуленi қарқындырақ жұтатындығы да оның температурасымен анықталады. Толқын ұзындығының қандай болғанына қарамастан өзiне түскен барлық сәуленi жұтатын денелердi шымқай қара денелер деп атайды. Шымқай қара дене ретiнде кiшкене саңлауы бар, iшкi бетi жақсы шағылдыратын қоспамен қапталған бiтеу дененi қарастыруға болады (6.1-сурет). Себебi тар саңлау арқылы түкен жарық ыдыстың iшкi бетiнен толық жұтылғанға дейiн аса көп рет шағылып, сыртқа шықпайды десе де болады. Денелердiң сәуле шашуы және жұтуы осы дененi құрайтын атомдардың тербелiстерiмен және сол атомдарда болатын өзгерiстермен байланысты. Ал заттағы атомдардың саны болса орасан көп. Олардың әр қайсысы бiр-бiрiнен тәуелсiз өз бетiнше тербеледi де соның салдарынан шығаратын сәуленiң жиiлiгi және оған сәйкес толқын ұзындығы әртүрлi болады. Шығаратын сәуленiң энергиясының толқын ұзындығы бойынша қалай таралатыны тәжiрибеде аса дәл өлшенген болатын. 6.2 – суретте шымқай қара дененiң сәуле шашуының әртүрлi температурадағы осындай спектрi келтiрiлген. Мұндағы rλ- дененiң λ^; және λ + Δλ толқын ұзындықтары аралығындағы спектральдық жарқырауы деп аталады. Ол дене бетiнiң бiрлiк ауданынан шығарып тұрған сәуле қуатының Δλ -ға қатынасына тең. Мұндағы әрбiр қисықтың астындағы фигураның ауданы осы температурадағы толық сәуле шашудың қарқындылығын бередi. Бұл суреттен толқын ұзындығының қандай да бiр λm?m-ге тең болатын мәнiнде спектральдық жарқыраудың максимальдi мәнге ие болатыны көрiнiп тұр. Бұл, дене осы толқын ұзындығындағы сәулелердi басқа толқын ұзындығындағы сәулелерге қарағанда қарқындырақ шығарады деген сөз. Бұл тәжiрибе жасалған соң ғалымдардың алдында осы тәуелдiлiктiң себебiн теориялық тұрғыдан түсiндiру мiндетi туындылады. Оны классикалық физиканың қағидаларын пайдалана отырып түсiндiруге талпыну үлкен қарама-қайшылықтарға алып келдi. Классикалық физика бұл жерде дәрменсiз едi. Қалыптасқан қиыншылықтан шығудың жолын алғаш рет 1900 жылы Макс Планк тапты. Классикалық физикада сәуле шашу және жұту үздiксiз үрдiс ретiнде қарастырылады. Терең зерттеулер барысында М.Планк осы түсiнiктiң шындыққа жанаспайтынын байқады. Осымен байланысты ол өзiнiң мынадай әйгiлi болжамын ұсынды : денелердiң сәуле шашуы және жұтуы үздiксiз үрдiс емес, олар сәулелердi белгiлi үлестер – кванттар түрiнде шығарып, жұтады. (quantum – латын сөзi, мөлшер дегендi бiлдiредi). Мұндай жарық кванттарының ие бола алатын ең аз энергиясы Планк теориясы бойынша оларға сәйкес келетiн толқындарының жиiлiгiне пропорционал, яғни εν=hν (6.1) мұндағы ν- жиiлiк, ал h=6,326·10-34 Дж·с – Планк тұрақтысы. Кез-келген жиiлiк үшiн шығарылатын энергияның мәнi осы ең аз энергияға тең немесе еселi болады. Жарықтың кванттар түрiнде шығатыны туралы болжам жылулық сәуле шығарудың тәжiрибеге сәйкес келетiн дұрыс теориясын жасауға мүмкiндiк бердi. Осы болжамның негiзiнде М.Планк спектральдық жарқырау үшiн мына өрнектi : алды. Мұндағы с – жарық жылдамдығы, k – Больцман тұрақтысы, Т – жарық шығарып тұрған дененiң абсолют температурасы. Бұл өрнектiң негiзiнде жүргiзген есептеулер тәжiрибенiң нәтижесiмен толық үйлеседi. Жарықтың үлестер түрiнде шығарылып, жұтылатыны туралы идея физиканың одан арғы дамуында шешушi роль атқарды. Планктiң осы идеяларынан бастау алған кванттық теория қазiргi заман физикасының ең күштi теорияларының бiрi. жүктеу/скачать 137 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|