Фяза вя заман

MöVZU: 15.OPTİKA.İŞİGİN İNTERFERENSİYASI.

DİFRAKSİYASI .DİSPERSİYASI

PLAN: 1.İşıgın təbiəti. İşıgın interferensiyası

2..İşıgın difraksiyası.polyarlaşması

3.İşıgın qayıtma və sınması

4.İşıgın dispersiyası

5.İstilik şualanması qanunları

Ədəbiyyat siyahısı

1. 
   N. Qocayev - Mexanika Bakı 1978
   
2. 
   N. Qocayev - Optika Bakı 1983
   
3. 
   Kalasnikov - Elektrik bəhsi Bakı 2001
   
4. 
   Friş və Timoryeva – Fizika kursu
   
5. 
   E.Şposki – Atom fizikası Bakı 1961
   

6.A.Əmiraslanov Umumi fizika praktikum

1.İşığın təbiəti.

İşıq cismin üzərinə düşdükdə cisimdə müəyyən dəyişikliklər əmələ gətirir, məsələn, onun temperaturunu dəyişdirir, cisim rəngli olduqda o müəyyən rəng verir, cisimdə kimyəvi reaksiya baş verir və s.

Butun bunlar göstərir ki, işıq özü ilə enerji aparır. Məlumdur ki, enerji fəzada hərəkət edən cisimlə, yaxud mühitdə dalğanın yayılması ilə daşına bilir. Ona görə də işıq şüalanması ya kiçik zərrəciklər seli, yaxud hər hansı mühitdə yayılan dalğa kimi təsəvvür etmək olar.

İşığın təbiəti haqqında birinci mühüm nəzəriyyə XVII əsrdə Nyuton tərəfindən irəli sürülmüşdür. Nyutona görə işın şüalanmasını ya kiçik zərrəciklər seli, yaxud hər zərrəciklərə o korpuskullar adı vermişdir. Bu nəzəriyyə korpuskulyar nəzəriyyə adlanır. Bu korpuskulyar insan gözünə düşərək görmə hissi yaradır. Bu nəzəriyyə əsasında Nyuton o dövrə qədər məlum olan bütün işıq hadisələrini izah edə bilmişdir.

Nyutonla yanaşı ingilis alimi Huk işığın dalğa təbiətinə malik olması haqqında hipotez irəli sürmüşdür. İşığın dalğa təbiətinə malik olması Hollandiya fiziki Hüygens elmi əsaslarla inkişaf etdirmişdir. Hüygens göstərmişdir ki, işıq şüaları eninə mexaniki dalğalardır ki, bu dalğalar həm boşluqda, həm də hər hansı mühitdə yayıla bilir. Belə dalğalar isə ancaq bərk elastiki mühitdə yaran bilir. Ona görə də bütün kainatın görünməyən dünya efiri ilə bolduğunu qəbul etdilər.

Belə hesab edilirdi ki, efir elastiki xassəyə malik olub, bərk cismin xassələrini özündə cəmləməlidir və bütün bunlarla yanaşı efir çəkisizliyə malik olmalıdır.

Mexaniki dalğaların yayılma sürəti mühitin elastiki xassələrindən asılıdır. İşığın sürəti 300000 km / san olduğundan efirin elastikliyi poladdan da çox olmalıdır. Bu ziddiyyət işığın dalğa nəzəriyyəsinin ən zəif cəhətidir. Lakin bir sıra hadisələr məsələn, işığın interferensiyası difraksiyası və polyarlaşması işığın korpuskulyar nəzəriyyəsi ilə izah edilə bilməyib, ancaq dalğa xassəsinə görə izah edilirdi.

Beləliklə XVII əsrin axırlarında işığın iki nəzəriyyəsi meydana çıxdı. Bu nəzəriyyələrdən biri işığa düz xətt boyunca yayılan zərrəciklər seli kimi baxırdı. Bu nəzəriyyə aorpuskulyar nəzəriyyə adlanır.

İkinci nəzəriyyə işığa efirdə yayılan mexaniki dalğalar kimi baxırdı. Bu nəzəriyyə dalğa nəzəriyyəsi adlanır və korpuskulyar nəzəriyyənin əksidir.

Maksvel elektromaqnit nəzəriyyəsini inkişaf etdirərkən göstərmişdir ki, elektromaqnit dalğaları da işıq sürəti ilə yayılır. Buradan da Maksvel belə bir nəticəyə gəlmişdir ki, işıq dalğaları mexaniki dalğa olmayıb elektromaqnit dalğalarıdır.

Beləliklə XIX əsrin ikinci yarısındı ( 1865- ci il) Maksvel tərəfindən işığın elektromaqnit nəzəriyyəsi yaradıldı. Bir sıra optik hadisələri izah etmək üçün bu nəzəriyyədən indi də çox geniş istifadə olunur.

Elektromaqnit dalğaları ancaq tezliyə görə bir – birindən fərqlənir. Təcrübə göstərir ki , bütün elektromaqnit dalğaları hamısı gözdə görmə hissi yaratmır. İşığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə əsasən tezliyi ilə Hs daxilində olan hər bir tezlik müəyyən rəngə uyğun görmə hissi yaradır. Məsələn, tezliyi Hs olan rəqs insanda qırmızı rəng, tezliyi Hs olan rəqs isə bənövşəyi rəng hissi yaradır.

Boşluqda işığın dalğa uzunluğunu belə təyin etmək olar :

Buradan boşluqda qırmızı işığın dalğa uzunluğu 380 nm ( 1 nono metr = 10^-9m), bənövşəyi işığınkı isə 780 nm olur. Deməli görünən işıq şüaları dalğa uzunluğu sm – dən sm – ə qədər olan elektromaqnit dalğalarıdır.

Görünən şüalardan uzun dalğalar tərəfdə gözə təsir etməyən infraqırmızı şüalar, qısa dalğa tərəfdə ultrabənövşəyi şüalar yerləşir.

Elektromaqnit nəzəriyyəsindən alınır ki, işın şüaları cismin səthinə düşdükdə o müəyyən təzyiq yaratmalıdır. P.N.Lebedev təcrübi yolla işığın təzyiqini ölçmüş, bu da Maksvelin nəzəri yolla hesabladığı qiymətə uyğun olmuşdur. Bu bir daha işıq şüalarının elektromaqnit dalğalarından ibarət olmasını təsdiq etmişdir. Ancaq işığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə əsasən bütün optik hadisələri izah etmək olmur.

XIX əsrin sonunda yeni işıq hadisəsi və qanunauyğunluğu, fotoeffekt hadisəsi kəşf edildi. Bu hadisəni işığın elektromaqnit nəzəriyyəsinə əsasən izah etmək qeyri – mümkündür.

Alman alimi M.Plank isbat etdi ki, cismin şüa udması və buraxılması ayrı – ayrı porsiyalarla olur. Şüalanma fasiləsiz deyil, fasilələrlə olur. Şüalanan ayrı – ayrı porsiyalar işıq kvantı, yaxud foton adlanır. Hər bir kvantın daşıdığı enerji işıq rəqslərinin tezliyindən asılı olur :

Burada - işığın boşluqda sürəti olub, - Plank sabiti olub, coul saniyə bərabərdir. tezliyi nə qədər çox olarsa fotonun enerjisi də bir o qədər çox olur. Görünməyən infraqırmızı şüalar üçün fotonların enerjisi az, rentgen və şüalarının enerjisi isə çox olur.

Deməli kvant nəzəriyyəsinə əsasən şüalanma diskrent enerjilərə malik olan ayrı – ayrı fotonlardan ibarətdir. Plank ideyası atom fizikasında parlaq təsdiqlər tapdı. İşığın kvant nəzəriyyəsi sonradan Eynişteyn tərəfindən ( 1905- ci ildə ) fotoeffekt hadisəsi öyrənilən zaman təsdiq edildi. Fotonlar maddənin atom və molekulları tərəfindən buraxılır. Şüalanma enerjiləri kiçik olan çoxlu sayda fotonlardan ibarət olduğundan şüalanma kəsilməz proses kimi təsəvvür edilir.

Fotonların müəyyən dərəcədə Nyutonun irəli sürdüyü işıq korpuskulları ilə müqayisə etmək olar. İşıq ikili təbiətə yəni həm korpuskulyar və həm də dalğa xassəsinə malikdir. Bu iqili təbiət nəinki işığa, hətta hər hansı bir elementar zərrəciklər ( elektron, proton, neytron və s.) selinə də məxsusdur. İşığın kvant nəzəriyyəsi həm korpuskulyar, həm də dalğa nəzəriyyəsini birləşdirir. İşığın kvant nəzəriyyəsi XX əsrdə M.Plank, A.Eynşteyn və N.Bor tərəfindən yaradılmışdır.

Kvantın enerjisi dalğa uzunluğu ilə tərf mütənasibdir. İşıq dalğasının uzunluğu kiçikldikcə onun daşdığı enerji böyüyür.

İşıq şüaları bir halda özünü dalğa kimi, başqa bir halda isə zərrəciklər kimi aparır. Təcrübi yolla təsdiq edilmişdir ki, foton ancaq hərəkətdə olduqda mümkündür və onun boşluqda sürəti - dir.

1.