Мұқашев Қ. М. 1, Алиева М. Е
жүктеу/скачать 1,04 Mb. Pdf көрінісі
|
563-1-1876-1-10-20181027
| де Бройль толқыны сəйкес келеді. Бұл
мысалдардан бөлшектердің толқындық қасиеті Луи де Бройль толқыны əсерлесетін нысанның өлшеміне жақын болған жағдайда ғана байқалатындығын көру қиын емес жəне (3), (4) теңдеулердің барлық жағдайда əділетті екендігі тағы бір дəлелденді [17]. Физика курсынан белгілі болғандай, диф- ракциялық көрініс өзара кезектесіп келетін үл- кенді-кішілі сақина тəріздес, ақ-қара түсті шең- берлі жолақтардан құралады (3-сурет). Əрбір көрініс оның центріндегі жарық немесе қара көлеңкелі дөңгелектен басталады. Осы дөңге- лектің жарық немесе қара көлеңкелі болып келуі сəуле өтетін диафрагма саңлауының ішкі өлшеміне Френель зонасының нешеуі орналаса- тындығына байланысты. Егер саңлаудың өл- шемі екі Френель зонасы ғана сиятындай шама- да болса, дифракциялық көріністің центрінде қара көлеңкелі домалақ шеңбер пайда болады. Өйткені көршілес екі зонадан шыққан сəулелер экранға жеткенше қарама-қарсы фазада кезде- сіп, бірін-бірі əлсіретеді, тіпті жойып та жібереді [18]. Сондықтан осы маңда көлеңкелі көрініс туындайды. Керісінше, диафрагма саң- лауына Френель зонасының үшеуі орналасатын болса, екінші жəне үшінші зоналардан өткен сəулелер экранда қарама-қарсы фазада кездесіп бірін-бірі жояды, нəтижесінде көріністің цен- тріне бірінші жолақтан өткен сəуле ғана əлсі- ремей жетіп, оны жарықтандырады. Əлбетте, қараңғы дөңгелекті қоршай жарық сақина, жарық дөңгелекті қоршай қараңғы сақина орналасады. Осылай толқынның дифракциялық бейнесі қалыптасады. Қорыта келгенде, саңлаудың өлшеміне сыйып орналасатын Френель зоналарының са- ны жұп болып келсе, дифракциялық көрініс көлеңкелі (қараңғы) дөңгелектен басталады. Басқа жағдайлардың барлығында көріністің центрінде жарық дөңгелек орналасады. Сыртқы сақиналардың өзара кезектесіп келуі осы жағ- дайға байланысты. Дифракциялық сақиналар- дың негізгі өлшемдерінің мəні сəуле өтетін саңлаудың өлшеміне тікелей тəуелді. Саңлау- дың өлшемі неғұрлым үлкен шамада болса, солғұрлым сақиналардың өлшемдерінің кіші болғаны. Саңлаудың диаметрі жеткілікті шама- ға ұлғайған жағдайда, сақина жолақтарының жіңішкеріп, жиі орналасуына байланысты, диф- ракциялық көрініс бірдей дəрежедегі көрініске ауысып, оларды өзара ажырату мүмкін бол- майды. Дифракциялық көрініс жарықтануы ор- таша
дəрежедегі сақинасыз көрініспен алмасады. 3-сурет –Дифракциялық көріністі байқау схемасы. Табиғи жарық сəулесін пайдаланып диф- ракциялық көріністі өндіру бүгінгі күні ешбір қиындық туғызбайды. Рентген немесе гамма- сəулелерінің дифракциялық көріністерін өндіру – бұған қарағанда бір шама қиын процесс. Дегенмен, оны да орындауға болады. Электрон- дар мен зарядталған бөлшектерді пайдалану үшін қуатты үдеткіштер қажет [19]. Кез-келген бөлшек бөгет түріндегі бір ны- санмен (кристал немесе молекула, т.б. болсын)
Хабаршы. Физика сериясы. №4 (63). 2017 66 Атомдық микробөлшектердің толқындық қасиеттерін оқыту дидактикасын жетілдіру соқтыққан жағдайда оның энергиясы өзгеріске ұшырайды. Соқтығу нəтижесінде бөлшекке осы əрекеттесудің потенциалдық энергиясы бері- леді. Соған сəйкес бөлшектің қозғалу сипаты өзгеріске ұшырайды. Мұндай жағдайда бөл- шекпен байланыста болатын толқынның таралу сипаты қоса өзгеруге мəжбүр болады. Бұл құбылыс барлық толқындық процестерге тəн принциптерге сəйкес орындалады. Сондықтан атомдық бөлшектердің дифракцияға ұшырауы- ның геометриялық заңдылықтары толқындар- дың табиғаты басқа түрлерінің дифракцияға қатысу заңдылықтарынан айырмашылығы бол- мауы тиіс жəне барлығына ортақ бір шарт бар: əсерлесуші толқынның ұзындығы шашыратушы центрдің өлшеміне шамалас болуы тиіс λ ≤ d [20]. Бұл жұмыстың мақсаты – сұйық ерітінді арқылы жылдам қозғалыстағы иондардың диф- ракциялық көрінісін зертхана жағдайында өнді- рудің жаңа əдісін жəне соған сəйкес оқытудың дидактикасын ұсыну. Егер басқа да элементар бөлшектер секілді, толқындық сипат иондар үшін де ортақ қасиет екендігі күмəн туғыз- байтын болса, оларды өлшемі қозғалыстағы иондардың толқын ұзындығына сəйкес келетін диафрагмалық саңлаудан өткізу арқылы экран- нан тиісті дифракциялық көріністі байқауға болады. Бірақ иондар үшін Луи де Бройль толқын ұзындығын жоғарыдағы өрнек арқылы анықтау біршама қиындық туғызады, өйткені олардың ерітіндідегі жылдамдығы белгісіз ша- ма. Мұндай жағдайда жазық толқын үшін оның ұзындығымен ( ) диафрагмалық саңлауға сыйып орналасатын Френель зоналарының са- ны n арасындағы қатынасты пайдалану қолайлы:
4 2 мұндағы d – диафрагмалық саңлаудың диа- метрі; L – диафрагма мен экранның ара қашық- тығы. Френель зоналарының саны n аса көп болмаса, экрандағы (Э) қара жəне жарық сақи- налардың саны Френель зоналарының санына тең болады. Əрине, сақиналар бүтін сан арқылы табылғанмен, Френель зоналарының бүтін болмауы ықтимал. Бүтін санды бөлшек санға теңестіру əдістің негізгі қателігі ретінде саналады [21]. Тəжірибені ерітіндідегі мыс иондарын пай- даланып орындауға болады. Мыс иондарының массасы m = 1,05 ˟ 10 –25 кг жəне электронның массасымен салыстырғанда 10 5 есе, протонның массасымен салыстырғанда 10 2 есе ауыр. Сондықтан олар ерітіндіде электр өрісінің əсе- рімен баяу қозғалады. Осы жағдай иондардың толқындық қасиетін тəжірибе жүзінде бақы- лауға мүмкіндік туғызады. Егер ерітіндідегі иондардың қозғалғыштығы (в) (подвижность) белгілі болса, олардың орта жылдамдығын L U в өрнегі арқылы анықтап, жылдамдықтың жоға- рыдағы теңдеуі арқылы табылған шамасымен салыстыруға болады. Мұндағы: U – электродтар арасындағы потенциалдар айырымы; L – элек- тродтардың ара қашықтығы; в = 4,8 · 10 –8 (м/с) / (В/м) [мыс иондары үшін] [21]. Иондардың толқындық қасиетін бақылау үшін 4-суретте көрсетілген қондырғы жина- лады. Қондырғы шыны ыдыс түрінде жасалған ваннадан (1), оған құйылған мыс купоросының ерітіндісінен (2) жəне электродтардан (3, 4) тұрады. Электродтардың біреуі (3) – мыстан, екіншісі (4) – көмірден жасалады. Мыс элек- трод – анодтың, көмір электрод катодтың мін- детін атқарады. Катодқа резинадан жасалған екі сақина (5) арқылы дөңгелек саңлаулары (6) бар диафрагма (7) бекітіледі. 4-сурет – Зертханалық қондырғының үлгісі Катод пен диафрагма өзара қосымша изоля- циялық материалмен ажыратылады. Айырғыш SA арқылы сыртқы ток көзі электролиттік ваннаның электродтарына қосылса, анодтан катодқа бағытталған электр өрісі пайда болады. Өрістің əсерімен оң зарядты мыс иондары үде- мелі қозғала отырып, диафрагманың саңлауы- нан өте бере дифракцияға ұшырайды. Нəтиже- сінде катодқа жеткен иондар жеке-жеке, шеңбер тəрізді сақиналар туғыза орналасады. Олардың
ISSN 1563-0315 Recent Contributions to Physics. №4 (63). 2017 67 Мұқашев Қ.М., Алиева М.Е. пішіні жарық сəулесінің дөңгелек тесік саңлау арқылы өткен кезде туғызатын дифракциялық көріністің пішінін толық қайталайды. Қондыр- ғыны жасау ешбір қиындық туғызбайды, сон- дықтан осы тəжірибені физика курсының электрдинамика жəне оптика бөлімдерін өту барысында зертханалық жұмыс түрінде қолдану физиканың эксперименталдық базасын нығайту арқылы оны оқыту дидактикасын жетілдірудің баламасыз тəсілі деп санауға болады. жүктеу/скачать 1,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|