Ilmiybaza.uz MAVZU: TASHQI FOTOEFFEKT. KOMPTON EFFEKTI KURS ISHI Ilmiybaza.uz REJA: Kirish Asosiy qism 1. Fotoeffekt 2. Tashqi fotoeffekt 3. Kompton effekti Xulosa Foydalanilgan adabiyotlar Ilova Ilmiybaza.uz KIRISH Oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi: 2021/2022 o‘quv yilidan boshlab oliy ta’lim tizimida fizika fanlarini sohalarga moslashtirilgan holda o‘qitishni yo‘lga qo‘ysin; Axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi bilan birgalikda 2021-yil 1-noyabrga qadar yoshlar o‘rtasida fizika fanlariga bo‘lgan qiziqishni oshirish, ularning fizika, elektronika sohasidagi iqtidorini rivojlantirishga qaratilgan “Yosh fiziklar portali”ni ishga tushirsin; 2022-yil 1-iyunga qadar oliy ta’lim muassasalari tasarrufidagi akademik litseylarning fizika fani chuqurlashtirib o‘qitiladigan ta’lim yo‘nalishlari uchun takomillashtirilgan dasturlar asosida yangi darslik va muqobil adabiyotlar yaratish, moddiy-texnik, laboratoriya va o‘quv-metodik ta’minotini, shu jumladan budjetdan tashqari mablag‘lar hisobidan yangilash bo‘yicha zarur choralarni ko‘rsin; yetakchi xorijiy oliy ta’lim muassasalari bilan hamkorlikda fizika sohalari bo‘yicha qo‘shma ta’lim dasturlari asosida kadrlar tayyorlashni yo‘lga qo‘ysin; Samarqand davlat universiteti tuzilmasida fizika sohalari bo‘yicha kadrlar tayyorlovchi “Samarqand davlat universitetining muhandislik fizikasi instituti”ni tashkil etish choralarini ko‘rsin. O‘zbekiston Milliy universiteti, Samarqand davlat universiteti, Fanlar akademiyasi huzuridagi Yadro fizikasi instituti va Ion-plazma va lazer texnologiyalari institutiga fizika fanlari bo‘yicha falsafa doktori (PhD) va fan doktori (Dsc) ilmiy darajalarini berish vakolati taqdim etilsin. Innovatsion rivojlanish vazirligi: Oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi hamda Moliya vazirligi bilan birgalikda 2021-yildan boshlab oliy ta’lim va ilmiy tashkilotlar buyurtmasiga muvofiq fizika Ilmiybaza.uz yo‘nalishi bo‘yicha doktoranturaga qabul parametrlarini bosqichma-bosqich oshirib borish; 2021-yilda “Bo‘lajak olim” tanlovi doirasida soddalashtirilgan mexanizm orqali kosmonavtika va aerodinamika sohalarini rivojlantirishga qaratilgan startap loyihalarni moliyalashtirish choralarini ko‘rsin. Hozirgi kunga kelib, turmushda va texnikada keng qo`llanilayotgan elektron qurilmalar ishlashi asosida fotoeffekt hodisasi yotadi. Ammo, “Fotoeffektning o`zi nima?”, “Uning qanday turlari bor?” kabi savollarga javob bermay turib, fotoeffektning qo`llanilishi va tadbiqi to`g`risida gapira olmaymiz.Yorug`lik ta`sirida elektronlarning moddalardan ajralib chiqish hodisasi tashqi fotoeffekt deyiladi. Bu hodisani 1887-yilda G.Gers kashf qilgan va u 1890-yilda rus fizigi A.Stoletov tomonidan o`rganilgan.Agar tashqi fotoeffekt asosan o`tkazgichlarda ro`y berishi va ulardagi elektronlarning atom va molekulalarga bog`lanish energiyasi juda kichikligini e`tiborga olsak, elektronlar atomlar va molekulalardan ajralib chiqishiga ishonch hosil qilamiz.Agar atom yoki molekuladan ajratib olingan elektron moddaning ichida erkin elektronlar sifatida qolsa, bunday hodisaga ichki fotoeffekt deyiladi. Ichki fotoeffekt asosan yarimo`tkazgichlarda kuzatilib, 1908- yilda rus fizigi A.Ioffe tomonidan o`rganilgan.Yarimo`tkazgichlarda fotoeffekt hodisasi yuz bersa, fotoelektronlar erkin zaryad tasuvchi zarralar – erkin elektronlar va teshiklar sonining ortishiga olib keladi. Boshqacha aytganda, foton valent zonadagi elektronni o`tkazuvchanlik zonasiga o`tkazadi. Natijada o`tkazuvchanlik zonasidagi erkin elektronlar va teshiklar soni ortadi, ya`ni yarimo`tkazgichning o`tkazuvchanligi yaxshilanadi. Shuning uchun ichki fotoeffekt fotoo`tkazuvchanlik ham deyiladi. Shuni ta`kilash kerakki, fotoo`tkazuvchanlik ro`y berishi uchun fotonning energiyasi man qilingan zonaning energiyasidan katta bo`lishi kerak. Aks holda, fotonning energiyasini olgan elektron, man qilingan zonadan sakrab o`ta olmaydi va demak, ichki fotoeffekt yuz bermaydi. Muammoning o’rganilganlik darajasi. Mavjud adabiyotlar va mavzuga oid maqolalarini o`rganish borasidagi Ilmiybaza.uz izlanishlar shuni ko`rsatdiki, keyingi o`n-o`n besh yil davomida yorug`likning korpuskulyar-to`lqin dualizmi masalasiga bag`ishlangan uslubiy xarakterdagi maqolalar deyarli uchramadi. Mavjud darslik va qo`llanmalarda bayon qilingan fikrlar esa kamida yigirma yil ilgari aytilgan fikrlar bo`lib, bugungi kun talabiga umuman javob bermaydi.Yuqoridagi aytib o`tilganlardan foydalanib turli qurilmalar olish mumkinligi qator tajriba va dalillarda o`z tasdig`ini topdi. Shularni e`tiborga olgan holda, mazkur kurs ishining maqsadi - fotoeffektning har ikkala turi asosida ishlovchi fizik qurilma va asboblardan foydalanishni va Kompton effektini o`rganishdan iborat qilib belgilandi. 1.Fotoeffekt Fotoeffekt - yorug’lik ta'sirida jismdan elektron ajralib chiqishidir. Bu 1-rasm.Fotoeffekt hodisasining namoyon bo`lishi. hodisani birinchi bo'lib, 1887 yilda G.Gerts kuzatgan va uni miqdoran A.Stoletov tekshirgan. 1898 yilda Lenard va Tomson fotoeffekt natijasida katoddan ajralib chiquvchi zarra elektron ekanligini zarralarning magnit maydonida oqishiga asoslanib aniqladi. Fotoeffekt hodisasini o'rganish uchun havosi so'rib olinganshisha idish, uning ichidagi katod va anod plastinkalari olinadi (1-rasm). Tajribalarda yuzasi yaxshi tozalangan ikkita metall elektrodli shisha vakuumli ballon ishlatiladi. Elektrodlarga ikki tomonlama kalit yordamida qutblarini o`zgartirish mumkin Ilmiybaza.uz bo`lgan birmuncha kuchlanish U beriladi. Elektrodlardan biri (katod K) kvars darcha orqali λ to`lqin uzunlikli monoxromatik yorug`lik bilan yoritiladi. 2-rasmda katodga tushib turgan yorug`lik oqimini ikki xil qiymati uchun olingan odatdagi egri chiziqli bog`lanish grafigi tasvirlangan. O'tkazilgan tajribalar natijasida 2 - rasmdagi volt - amper xarakteristikasi olingan. 2-rasm.Fototok kuchini unga berilgan kuchlanishga bog`lanish grafigi. Grafik shuni ko`rsatadiki, А anoddagi yetarlicha katta musbat kuchlanishlarda fototok to`yinishga erishadi. Chunki, katoddan yorug`lik ta‘sirida uzib olingan elektronlar anodga yetib boradi. Puxta qilingan o`lchashlar shuni ko`rsatadiki, to`yinish toki katodga tushadigan yorug`lik intensivligiga to`g`ri proporsional ekan. Anoddagi kuchlanish manfiy bo`lganda, katod va anod o`rtasidagi elektr maydoni elektronlarni to`xtatadi. Kinetik energiyasi |eU| dan katta bo`lgan elektronlargina anodga yetishi mumkin. Agar anoddagi kuchlanish Ut dan oz bo`lsa, fototok to`xtaydi. Ut ni o`lchab, fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasini aniqlash mumkin: ( 𝑚𝑣 2 2 )max=eUt Ilmiybaza.uz UT qiymatining tushadigan yorug`lik oqimi intensivligiga bog`liq emasligi olimlarni ajablantirdi. O`lchashlar shuni ko`rsatadiki, to`xtatuvchi potensial 𝑣 yorug`lik chastotasi ortishi bilan chiziqli ortib borar ekan. 3-rasm. To`xtatuvchi potensial UTning tushayotgan yorug`lik chastotasiga bog`liqlik grafigi. Fotoefektning 4 ta asosiy qonuni bor: 1. Muayyan fotokatodga tushayotgan yorug’likning spektral tarkibi o'zgarmas bo'lsa, fototokning to'yinish qiymati yorug’lik oqimiga to’g’ri proporsional. 2. Muayyan fotokatoddan ajralib chiqayotgan fotoelektronlar boshlang’ich tezliklarining maksimal qiymati yorug’lik intensivligiga bog’liq emas. Yorug’likning to'lqin uzunligi o'zgarsa, fotoelektronlarning maksimal tezliklari ham o'zgaradi. 3. Har bir fotokatod uchun biror "qizil chegara" mavjud bo'lib, undan kattaroq to'lqin uzunlikli yorug’lik ta'sirida fotoeffekt vujudga kelmaydi. λq ningqiymati yorug’lik intensivligiga mutlaqo bog’liq emas, u faqat fotokatod materialining ximiyaviy tabiatiga va sirtining holatiga bog’liq. Ilmiybaza.uz 4. Yorug’lik fotokatodga tushishi va fotoelektronlarning hosil bo'lishi orasida sezilarli vaqt òtmaydi. Fotoeffekt negizidagi bu qonuniyatlar mumtoz fizikaning yorug`likning moddabilan o`zaro ta‘siri haqidagi tasavvurni qarama-qarshi qilib qo`ydi. To`lqin tasavvuriga binoan elektron yorug`lik to`lqini bilan o`zaro ta‘siri natijasida asta sekin energiya to`plash kerak va elektron katoddan uchib chiqishi uchun elektron, yorug`lik intensivligiga bog`liq va kerakli bo`lgan energiyani to`plab olishi uchun ancha vaqt talab qilingan bo`lar edi. Hisoblashlar shuni ko`rsatadiki, vaqt minutlar yoki soatlar bilan belgilanishi kerak. Biroq, tajriba ko`rsatganidek fotoelektronlar katod yoritilishi boshlangandan keyin tezda paydo bo`ladi. Bu modelda fotoeffektning qizil chegarasi mavjudligini ham tushunish mumkin bo`lmadi. Maksimal kinetik energiyaning yorug`lik chastotasiga proporsionalligi, yorug`lik oqimi intensivligiga fotoelektron energiyasining bog`liq emasligini yorug`likning to`lqin nazariyasi tushuntirib berolmadi. Bunday holatdan chiqishni 1905 yilda A.Eynshteyn topdi. Kuzatilayotgan fotoeffekt qonuniyatlarini nazariy tushuntirish A.Eynshteyn tomonidan Plank gipotezasi asosida tushuntirildi. Ya‘ni, yorug`lik ma‘lum porsiya sifatida nurlanadi va yutiladi, bunday har bir porsiya energiyasi Е=h𝑣 formula bilan aniqlanadi. Bu yerda h - Plank doimiysi. A.Eynshteyn kvant tasavvurlarni rivojlantirishda navbatdagi qadamni qo`ydi. Yorug‘lik uzlukli – diskretlik xususiyatiga ega degan xulosaga keldi va elektromagnit to‘lqinlar alohida porsiyalar-kvantlardan iborat, keyinchalik ularni fotonlar deb atashdi. Foton modda bilan o`zaro ta‘sirlashganda o`zining hamma h𝑣 energisini bitta elektronga beradi. Elektron bu energiyaning bir qismini modda atomlari bilan to`qnashganda sochilishga sarflaydi. Bundan tashqari, energiyaning bir qismi metall-vakuum chegarasidagi potensial to`siqni bartaraf etishga sarflanadi. Buning uchun elektron katod materiali xususiyatiga bog`liq bo`lgan Аch chiqish ishini bajarishi kerak. Ilmiybaza.uz Katoddan uchib chiqqan fotoelektron ega bo`lishi mumkin bo`lgan kinetik energiyasi saqlanish qonunidan aniqlanadi. Bu formula tashqi fotoeffekt uchun Eynshteyn tenglamasi deb ataladi. Eynshteyn tenglamasi yordamida tashqi fotoeffektning hamma qonuniyatlarini tushuntirib berish mumkin. Eynshteyn tenglamasidan maksimal kinetik energiyasning chastotaga chiziqli bog`liqligi va yorug`lik intensivligiga bog`liq emasligi, qizil chegara mavjudligi, fotoeffekt inersiyaga ega emasligi kelib chiqadi. Katod yuzasidan 1 s ichida chiqib ketadigan fotoelektronlarning umumiy soni shu vaqt ichida yuzaga tushadigan fotonlar soniga proporsional bo`lishi kerak. Bundan kelib chiqadiki, to`yinish toki yorug`lik oqimi intensivligiga to`g‗ridan-to`g`ri proporsional bo`lishi kerak. Eynshteyn tenglamasidan ko`rinib turibdiki, to`xtatuvchi potensial Ut𝑣 chastotadan bog`liqligini ifodalovchi to`g`ri chiziqning egilish burchagi tangensi Plank h doimiysining elektron e zaryadi nisbatiga teng: tg𝑎 = ℎ 𝑒 Bu Plank doimiysining qiymatini tajribada aniqlash imkoniyatini beradi. Bunday o`lchashlar R. Milliken tomonidan (1914 yil) bajarildi va Plank tomonidan topilgan qiymat bilan mos tushdi. Bu o`lchashlar Аch chiqish ishini aniqlash imkoniyatini ham berdi: A=h𝑣min= ℎ𝑐 ƛ Ilmiybaza.uz Bu yerda c- yorug`lik tezligi λqiz – fotoeffekt qizil chegarasiga mos tushadigan to`lqin uzunligi. Ko`pgina metallarda A chiqish ishi bir necha electron voltni tashkil etadi (1eВ=1,602*10-19J). Kvant fizikasida ko`pincha elektronvolt energiya o`lchov birligi sifatida ishlatiladi. Plank doimiysining elektronvolt sekundda ifodalangan qiymati: h=4,136*10-15 eВ* s . ga teng. Metallar orasida kam chiqish ishiga egalari ishqoriy metallardir. Masalan, natriyda Аch=1,9 eВ fotoeffekt qizil chegarasi ƛqiz=680 nm ga to`g`ri keladi. Shuning uchun ishqoriy metallarni fotoelementlarda katod o`rnida ishlatishadi. Xullas, fotoeffekt qonunlari shuni ko`rsatdiki, yorug`lik chiqarilishida va yutilishida foton yoki yorug`lik kvantlari deb nom olgan zarralar oqimi kabi o`zini tutadi. Fotonlar energiyasi Е = h𝑣 ga teng. Foton vakuumda s tezlik bilan harakat qiladi. Energiya, impuls va har qanday zarra massasini bog‗lovchi maxsus nisbiylik nazariyasining umumiy munosabatidan kelib chiqib, E2=m2c4+p2c2 foton quyidagi impulsga ega degan xulosa qilish mumkin: p= 𝐸 𝑐= ℎ𝑣 𝑐 Shunday qilib, ikki yuz yillikka uzaygan yorug`lik haqidagi tushunchadan so`ng yana yorug`likning korpuskula – zarra haqidagi tasavvuriga qaytildi. Lekin, Nyuton korpuskulyar nazariyasiga mexanik qaytish bo`lmadi. XX asr boshida yorug`lik ikki tomonlama tabiatga ega ekanligi ma‘lum bo`ldi. Yorug`lik tarqalishida uning to`lqin xususiyati (interferensiya, difraksiya, polyarizatsiya), modda bilan o`zaro ta‘sirida esa korpuskulyar xususiyati (fotoeffekt, kompton effekti) namoyon bo`ladi. Yorug`likning ikki yoqlamalik tabiati korpuskulyar to`lqin dualizmi degan nom oldi. Keyinroq ikki yoqlamalik tabiati elektronlarda va boshqa elementar zarralarda ham kashf etildi. Mumtoz fizika mikroobektlarda Ilmiybaza.uz to`lqinli va korpuskulyar xususiyatlarni birlashtirishning ko`rgazmali modelini bera olmadi. Mikroobektlar harakatini Nyutonning mumtoz mexanikasi qonunlari emas, balki kvant mexanikasi qonunlari boshqaradi. Plank tomonidan Fotoeffekt modeli rivojlantirilgan absolyut qora jism nurlanish nazariyasi, va fotoelektrik effect uchun Eynshteynning kvant nazariyasi hozirgi zamon faniga xizmat qiladi. Ichki fotoeffektda tashqi fotoeffektdan farqli ravishda optik jihatdan uyg`otilgan elektronlar yoritilgan jism ichida qolaverib jismning elektr neytralligini buzmaydi. Bunda moddadagi zaryadlarning konsentratsiyasi yoki ularning harakatchanligi o`zgaradi, natijada tushayotgan yorug`lik nuri ta‘sirida moddaning elektr xususiyatlari o`zgaradi. Ichki fotoeffektni bir jinsli yarim o`tkazgichlarni yoritganda ularning o`tkazuvchanliklari o`zgarishidan aniqlash ham mumkin. Fotoo`tkazuvchanlik deb ataladaigan bu hodisa asosida yorug`lik qabul qilgichlar, ya‘ni fotorezistorlarning katta gruppasi kashf qilingan va muttasil mukammallashtirilmoqda. Fotorezistorlarda asosan kadmiyning selenidi va sulfide qo`llaniladi. Fotoelementlar va ularning qo‘llanilishi: Hozirgi vaqtda tashqi va ichki fotoeffektga asosan yorug`lik signalini elektr signaliga aylantiruvchi juda ko`p qabul qilgichlar ishlab chiqilmoqda umumiy nomi fotoelementlar deb ataladi. Ular texnikada va ilmiy tekshirishlarda juda keng Ilmiybaza.uz qo`llaniladi. Hozirgi zamonda o`tkaziladigan turli – tuman ob‘ektiv optik o`lchashlarni biror turdagi fotoelementlardan foydalanmay o`tkazish mumkin emas. Hozirgi zamon fotometriyasi, spektrometriyasi va spektrning keng sohasidagi spektrofotometriya, moddaning spektral analizi, yorug`likning kombinatsion sochilishida kuzatiladigan zaif yorug`lik oqimlarini ob‘ektiv o`lchashlarni, astrofizika, biologiya va boshqalarni fotoelementlarni qo`llamasdan tasavvur qilish qiyin; infraqizil spektrlar ko`pincha spektrlar uzun to`lqinli sohasida ishlaydigan maxsus fotoelementlar yordamida qayd qilinadi. Fotoelementlar texnikada juda keng qo`llaniladi: ishlab chiqarish protsesslarini boshqarish va kontrol qilish, tasvir uzatish va televideniyedan tortib lazerlarga asoslangan optik aloqagacha bo`lgan turli aloqa sistemalari hamda kosmik texnika fotoelementlar qo`llaniladigan sohalarning bir bo`lagi bo`ladi xolos, bu sohalardafotoelementlar hozirgi zamon sanoati va aloqasining turli-tuman texnik masalalarini hal qilib beradi. Fotoelementlarning kashf qilinish tarixi 100 yildan ortiq muddatni o`z ichiga oladi. Ichki fotoeffektga asoslangan va fotoo`tkazuvchanlik hodisasidan foydalanadigan birinchi fotoelement 1875 yilda yasalgan edi, tashqi fotoeffekt asosida ishlaydigan birinchi vakuum fotoelementi 1889 yilda yasalgan. Vakuum fotoelementlarini sanoatda ishlab chiqarishni P.V.Timofeyev 1930 yilda tashkil qilgan edi. Garchi ichki fotoeffekt hodisasi tashqi fotoeffekt hodisasidan 50 yil ilgari kashf etilgan bo`lsa-da, tashqi fotoeffekt asosida ishlaydigan fotoelementlar ichki fotoeffekt asosida ishlaydigan fotoelementlarga qaraganda oldinroq rivojlandi. Fotoelementning chizmasi 3-rasmda keltirilgan. Vakuumli shisha kolba ichiga joylashtirilgan yarim sfera shaklidagi fotokatod va shu sferani markazida aylana shaklida joylashgan anoddan iborat. Zamonaviy fotoelementlarni sezgirligi ~10-5 A/lm ga teng. Ilmiybaza.uz 4-rasm Juda kuchsiz yorug`lik oqimlarini qayd qilish uchun fotoelektron ko`paytirgichlar (FEK) ishlatiladi. Fotoelektron ko`paytirgichlarda chiqishdagi elektronlar sonining (A-anoddagi) kirishdagi elektronlar soniga (birinchi dinoddagi) nisbati ko`paytirish koeffitsiyenti bilan xarakterlanadi. Hozirgi vaqtda zamonaviy fotoelektron ko`paytirish koeffitsiyenti 109÷1011 gacha yetadi. Ichki fotoeffekt hodisasiga asoslanib ishlaydigan eng ko`p tarqalgan qurilmalarga fotorezistor, fotodiod, fototranzistor, kremniyli batareyalarni ko``rsatish mumkin. 2. Tashqi fotoeffekt Tashqi fotoeffekt.Yoruģlik ta’sirida ajralib chiqqan elektronlar anod zanjirida tok hosil qiladi. Tashqi fotoeffektga asoslangan asboblar. Fotoeffekt hodisasi asosida yorug`lik energiyasini elektr energiyasiga aylantiruvchi asboblar – fotoelementlar deyiladi. Amalda tashqi fotoeffekt hodisasi asosida ishlaydigan fotoelementlardan keng foydalaniladi. Ulardan eng ko‟p tarqalgani – vakuumli va gaz to`ldirilgan fotoelementlar. Vakuumli fotoelementlar. Ichidan havosi so`rib olingan shisha ballonning Ilmiybaza.uz Yorug`lik tushadigan sirti yorug`likka sezgir yupqa qatlam bilan qoplanadi. Bu qatlam, odatda ishqoriy metallarning turli birikmasidan iborat bo‟lib, katod vazifasini o`taydi. 5-rasm. Vakuumli fotoelementlar. Ballon ichiga yorug`lik o`tishi uchun maxsus shishadan uncha kata bo`lmagan shaffof O “darcha‟ qoldiriladi. Ballon markaziga A metall halqa – anod o`rnatiladi. K yorug`lik sezgir qatlamdan va A halqadan elektr tarmoqqa ulash uchun ulash uchlari chiqariladi. Yorug‟likning sezgir qatlami sifatida ko`pincha surma – seziyli qotishmalardan foydalaniladi, chunki bunday metallarning chiqish ishi kichik va ular ko`rinuvchi yorug`likda ham ishlayveradi. Shuningdek, faqat ultrabinafsha yorug‟likka sezgir bo`lgan fotoelementlar ham tayyorlanadi. Tashqi fotoeffektli fotoelementlarda nurlanish energiyasining faqat bir qismigina elektr energiyasiga aylanadi, shuning uchun ulardan elektr energiyasi manbai sifatida foydalanilmaydi. Odatda, bunday fotoelementlar ko`rinadigan va ultrabinafsha nurlar hosil qilgan signallar yordamida elektr zanjirlarni avtomatik boshqarishda ishlatiladi (masalan, avtomatik ishlovchi kalitlar). Tashqi fotoeffektli fotoelementlarning afzalliklari ularning noinersialligi (t=10-6s 10-7s) va fototok kuchining nurlanish intensivligiga chiziqli bog`lanishidir. Bu esa fotoelementlardan fotometrik kattaliklarni o`lchashda foydalanish imkoniyatini yaratadi. O`z navbatida, tashqi fotoeffektli fotoelementlarning Ilmiybaza.uz kamchiligi ham mavjud. Fotoelement yordamida hosil qilinadigan toklar juda kichik to`lqinli uzun nurlanishlarga yetarlicha sezgir bo`lmasligi va tayyorlanish tehnologiyasining murakkabligi ularning kamchiliklariga kiradi. Gazli fotoelement. Fotoelementlardagi tokni kuchaytirish maqsadida ba`zan shisha ballon biror siyraklashgan gaz bilan to`ldiriladi. Katoddan uchib chiqayotgan elektronlar gaz atomlari bilan to`qnashib ularni ionlashtiradi. Biroq endi bunday fotoelementlarda tok kuchi yorug`lik intensivligiga proporsional bo`lmaydi. Fotoelementlar sanoatda F=1, F=3 va hokazo nomlar bilan ishlab chiqariladi. Tasvirni simsiz uzatish (fototelegrafiya) – fotoelement eng ko`p qo`llaniladigan sohalardan biridir. Bunga televideniya yaxshi misol bo`la oladi. Tasvirni elektr signallariga aylantirish ikonoskop deb ataluvchi qurilmada amalga oshiriladi. Ikonoskop – sirti juda ko`p mitti fotoelementlardan iborat asbob. Ular o`zlariga tushayotgan yorug`likka mos bo`lgan elektromagnit to`lqinlar hosil qiladi va bu to`lqinlar uzoq masofalarga uzatiladi. Antenna yordamida qabul qilingan signallar esa kineskopda qaytadan yorug`lik signaliga, ya`ni tasvirga aylantiriladi. Fotoelement yordamida ishlovchi fotorelelar sanovchi, avtomatik ravishda turli mehanizmlarni ishga tushiruvchi va nazorat qiluvchi qurilmalarning asosini tashkil qiladi. Fotorele – yorug‟lik tushganda yoki yorug`lik tushishi to`xtaganda ishlashi mumkin. Fotorele – zamonaviy robotlarning sezish qurilmalaridan tortib, metrolarga kirishni nazorat qiluvchi qurilmalargacha, shahar ko‟chalarining yoritish sistemasi, suv yo`llari mayoqlarini ishga tushirishdan tortib, detallarning shakli va rangiga qarab ajratishgacha bo`lgan vazifani bajaruvchi qurilmalarning asosini tashkil qiladi. 3. Kompton effekti Kompton effekti.Tarqalayotgan yorug`lik to`lqinining elektr maydoni modda atomlari va molekulalari tarkibiga kiruvchi elektronlarni qo`zg`atib, u yoq bu yoqqa silkitib harakatga keltiradi. Ilmiybaza.uz Tebranayotgan elektronlar o’z navbatida hamma tomonga nur tarqatuvchi ikkilamchi sferik to`lqinlarning manbalari bo`lib qoladi va natijada yorug`likning kombinatsion sochilishi degan hodisa yuz beradi. Lekin ,bir jinsli va shaffof (tiniq) muhitlarda yassi to`lqin tevarak-atrofga sochilmasdan to`g`ri chiziq bo`ylab tarqaladi. Ikkilamchi barcha to`lqinlarning natijaviy to`lqini bitta to`g`ri chiziq bo`ylab tarqaluvchi to`lqin hosil qilishlari uchun ,ikkilamchi barcha manba elementlarini hajmi bir xil va ularning har biridagi atom-nurlatkichlarni soni ham bir xil bo`lishi kerak. Bunday shartni bajarilishi uchun muhitni ideal bir jinsli va tiniq bo`lishi talab qilinadi. Makroskopik nuqtai nazaridan yorug`likni sochilishini ro`y berishiga sabab muhitni nojins ekanligidir. Muhitni bir jinsliligi ozgina buzilgan bo`lsa , u holda sochilgan nurlanishning ulushi ham tushayotgan parallel nurlarga yon tomonga o`tib qaraganimizda ularni ko`rmaymiz, chunki yorug`lik deyarli yon tomonga sochilmaydi. Shunday qilib , sochilish muhitning bir jinsli bo`lmagan sohasida ro`y beradi, agar sohaning o`lchami tushayotgan yorug`lik to`lqinining to`lqin uzunligiga yaqin bo`lsa, sochilish yanada kuchayadi. Tajribalardan yaxshi ma`lumki hattoki har xil aralashmalardan juda ham yaxshi tozalangan qattiq ,suyuq va gaz jismlarda ham yorug`likning sochilishi yuz beradi. Albatta , sof jismlardagi yorug`likning sochilishi kuchsiz, lekin shunga qaramay u prinsipial juda ham muhim ahamiyatga ega bo’lgan hodisadir. Nima uchun sof deb hisoblangan moddalarda ham yorug’lik sochilishi yuz beradi va ularda nqaday qilib optikaviy nojinsliklar hosil bo`ladi? Ideal sof muhitning optik nojinsligini fizikaviy sabablarini 1908-yilda M.O.Smomuxovskiy ko`rsatgan. Muhit molekulalarining tartibsiz issiqlik harakati tufayli unda zichlik fluktuatsiyasi ham sodir bo`ladi. Zichlik fluktuatsiyasidayorug`likning sochilish molekulyar yoki reley sochilishi deyiladi. Muhitning qisilishi yuqori bo`lgan holatlarda zichlik fluktuatsiyasi, ayniqsa, shunday kuchli bo`ladi. Bunday kiritik nuqtalarda yorug`likning sochilishi ham intensiv bo`ladi. Masalan , efir bilan to`ldirilgan shisha ampulasi kiritik holatga yetganda ekranda Ilmiybaza.uz qora dog` hosil bo`ladi. Yorug`likning foton nazariyasiga tayangan va J.Jensning matematik hisoblaridan ilhomlangan Kompton 1923-yilda Rentgen nurlari bu tayinli impulsga ega bo`lgan fotonlar oqimidir degan ilg`or g`oyani ilgari surdi. Fotonlar boshqa zarrachalarga o`xshash deb unga impulsni va energiyani saqlanish qonunlarini tadbiq etish mumkin. Reley sochilishining xarakterli xususiyati shundaki , bunda sochilgan nurning chastotasi muhitga tushayotgan nurlanish chastotasiga teng bo`ladi. Sochilishning bunday turini Reley aniqlagani uchun uni Reley sochilishi deyiladi va bu sochilish kogerent tarzda yuz beradi. Shu sababli ham Reley sochilishiyorug`likning kogerent sochilishidir. Biroq ko`p atomli molekulalardan tashkil topgan muhitda yorug`lik sochilishi yuz bersa, u holda sochilgan nurlanish spektrida qo`shimcha chiziqlar, chiziqcha yo`ldoshlar (sateliklar)paydo bo`lishi eksprementlarda kuzatilgan. Kompton tajribasiga fotonlarning bir qismi atomlarning ichiga kirib borishi va ular bilan ichki elektronlar to`qnashuvi ro`y berishi mumkin. Kombinatsion sochilishda molekulalarning boshlang`ich va oxirgi holati turli kombinatsiyada bo`ladi va sochilish jarayoni nokogerent bo`ladi. Kogerent sochilishda tushayotgan nurlanish energiyasining yutilishi va ikkilamchi nurlanishning paydo bo`lishi orasida yorug`lik fazasini o`zgartiruvchi hech qanday jarayon bo`lmaydi. Nokogerent sochilishda esa aksincha yutilishi va sochilishi oralig’ida faza o`zgarishi sodir bo`ladi. Shuning uchun ham yorug`likning kombinatsion sochilishi nokogerent sochilishdir. Kompton effekti va Roman effektidagi nokogerent sochilish jarayonlarining mexanizmi, mohiyati va fizikaviy sabablarini faqat kvant fizika tasavvuridoirasidagina turib tushuntirish mumkin . Bu hodisalarni kvant tahlili yana bir bor elektromagnit nurlanishi sochilish jarayonlarida ham diskret xarakterli ekanligini nurlanish sochilish jarayonlarida ham isbotlaydi. Demak , yuqoridagi gaplardan biz elektromagnit to`lqinlari nurlanish,yutulish va sochilish jarayonlarida kvantlanish xususiyatiga ega degan tushunchaga kelamiz. Quyida kompton effekti bilan tanishamiz. Ilmiybaza.uz Kompton effekti haqida. Elektromagnit nurlanishi korpuskulyar xususiyatga ega ekanligini tasdiqlovchi hodisalardan yana biri Kompton tajribasidir. Mazkur tajribada fotonlar bilan elektronlarning o`zaro to`qnashuvi katta bo’lgan energiyalarda o`rganildi. Kompton turli yo`nalishda sochilgan rentgen nurlarini o`lchash bilan bir qatorda sochilgan nurlarning to`lqin uzunligini o`lchashga muvaffaq bo`ldi. Eksperementning natijalari energiya va impulsning saqlanish qonunlarining fotonlar va elektronlar uchun o`rinli ekanligini to`la tasdiqladi,chunki bu tajribada foton impulse ham o`lchangan edi. Shu bilan birga bu tajriba fotonning naqadar to’g’ri ekanligini ham isbotladi. Kompton formulasida doimiylikni paydo bo’lishi esa foton – elektron to’qnashuvi kvant xarakteriga ega ekanligini ko’rsatadi. ni elektromagnit spektri shkalasini barcha sohalarida ro’y beradigan hodisalarida ishtirok etish uning universal doimiylik ekanligidan xabar beradi. uni issiqlik nurlanish jarayonida fotoeffekt va Kompton effektida paydo bo’lishi albatta, oddiy hol emas edi. Bu mikroolamdagi barcha jarayonlar kvant hodisalar ekanligini ko’rsatar va ularni tushuntirish uchun kvant nazariyasi yaratilishi kerak ekanligini taqozo etadi. Kompton tajribasi va natijalari. 1922-1923-yillarda A. Kompton rentgen nurlarining bir qator moddalarda sochilishini kuzatdi va o’rgandi. Kompton turli yo’nalishda sochilgan Rentgen nurlarini o’rganish bilan bir qatorda ularning to’lqin uzunliklarini ham o’lchadi . Antikatot –AK ga kelib tushgan elektronlar unda tormozlanadi (to’xtab qoladi). Klassik elektromagnit nazariyaga binoan elektronlarning tormozlanishi natijasidaelektromagnit nurlanish sodir bo’ladi, (bu nurlanish 1885-yilda birinchi bo’lib K. Rentgen tomonidan kuzatilgani uchun rentgen nuri deb ataladi ) . Antikatod molibdendan qilindgan bo’lib, undan chiqqan rentgen nurlarining to’lqin uzunligi Ilmiybaza.uz 0.46 ga teng bo’lib, molibdenning k - chiziqli deyiladi va uning energiyasi taxminan 20kVt dir.trubkani shisha qobig’idan o’tgan rentgen nurlari kollimator (k),diafragma (D) va filtr (F) yordamida tozalanadi va sochuvchi modda grafitga (nishon )yo’naltiriladi, k- kollimator bir xil to’lqin uzunlikka ega bo’lgan birlamchi rentgen nurlarini o’z tirqishidan o’tkazadi, D- diafragma esa keraksiz nurlarni nishonga o’tkazmaydi. F- filtrdan o’tgan nurlarni bir xil to’lqin uzunlik ga ega bo’lgani uchun deyarli monoxramatik nurlar hisoblanadi. Grafitdan sochilgan nurlar spektrometrda qayd qilinadi. Spektrografni asosiy elementlari tajriba vaqtida tebranuvchi k - kristalldan va FP – fotoplastinkadan iborat.Spektrometr birlamchi nurga nisbatan burchak ostida joylashtirilgan . Trubkani siljitish yoki burishi orqali sochilish burchagi o’zgartish mumkin. Grafitdan burchak ostida sochilgan rentgen spektrometrning k-plastinkasiga kelib tushadi va uni tebratadi . kplastinkani qaytgan nurlar FP-fotoplastinkaga qayd qilinadi. Plastinkadagi qorayish chiziqlari o’rniga qarab -siljish burchagi aniqlanadi. Kristalldan rentgen nurlarining sochilishi Bregg Vulf formulasi deyiladi, ya’ni 2dsin 𝜑=n λ n=1,2,3…(1) Bunda d-kristall doimiysi, n-qaytgan nurlarining maksimumlarining tartibi, 𝜑 - siljish burchagi. Shunday qilib, fotoplastinkadagi qorayish chiziqlarini o’rniga qarab 𝜑 va (1) formula yordamida sochilgan nurning to’lqin uzunligi 𝜆 hisoblanadi. 𝜑- burchakni o’zgartirish bilan Kompton turli yo’nalishdagi grafitdan sochilganrentgen nurlarini o’lchadi. Sochilgan rentgen nurlarining intensivligi ionizatsion kamera yordamida aniqlanadi va quyidagi intensivlik taqsimlanishi olingan. Ilmiybaza.uz 6-chizma. Kompton tajribasining sxemasi. Tajriba sxemasi quyidagicha: molibden antikatodli T - rentgen trubkaning nurlanishi R grafit parchasida sochiladi. Sochilgan rentgen nuri qator sistema orqali o’tib spektrografning kristalliga tushadi. Sochilish burchagi 𝜑- ni o’zgartirish mumkin. Turli burchaklarda sochilgan nurlarning tajriba natijalari (2-chizmada) sxematik tasvirlangan. (2-chizmaning) bog‘lanish egriliklaridan ko‘rinadikim, turli burchak ostida to‘lqin uzunligi 𝜆 0 dan tashqari sochilgan nurdan tashqari to‘lqin uzunligi λ> 𝜆0 bo‘lgan ikkinchi komponentli nur hosil bo‘ladi. Kristallga tushuvchi rentgen nurining to‘lqin uzunligi λ0 dan kristalldan sochilgan nurning to‘lqin uzunligi ning farq qilishi Kompton samarasi deb nomlandi. (2- chizmada) grafikda to‘lqin uzunligining o‘zgarishi 𝛥𝜆 = 𝜆 − 𝜆 0 muttanosib bo‘ladi.sin2(𝜃 2 ⁄ ) va kristallga tushuvchi rentgen nurining to‘lqin uzunligi λ0 ga bog‘liq bo‘lmaydi, muttanosiblik koeffitsienti esa 0.048*10-10m demak Kompton samara quyidagi formula bilan aniqlanadi: Δλ=0.048*10-10sin2(𝜃 2) ⁄ Ilmiybaza.uz 7-rasm. Atomga (kristallga) tushayotgan foton uning elektroni bilan to‘qnashadi, foton harakat yo‘nalishini va chastotasini o‘zgartiradi va to‘qnashganda foton bir qism energiyasini atomning elektroniga beradi (erkin elektron fotonni yutmaydi va uni nurlamaydi). Shunday qilib, foton elektron bilan to‘qnashganda energiyasini kamaytiradi, uning to‘lqin uzunligi esa kattalashadi. Sochilgan rentgen nurlanishida sochilayotgan nurlanishning to’lqin uzunligidan farqli bo’lgan to’lqin uzunliklari nurlanishning hosil bo’lishi Kompton effekti degan nomni oladi. (7-rasmda) A) grafik to’lqin uzunligi λ0=0.71 A0 = 0.71 (E≈ 20keV)ga teng bo’lgan nurlanishni xarakterlaydi.B), S), D) grafiklarda esa =450 ,90 0va 1350 dan sochilish burchaklari uchun sochilish spektrining intensivligini xarakterlaydi. (2-rasmda) grafiklarni manzarasiga qarab Kompton tajribasiga quyidagi natijalarni berish mumkin: Sochilish spektrida λ0 to’lqin uzunligiga ega bo’lgan birlamchi nurlar bilan bir qatorda ƛ0-to’lqin uzunligiga ega bo’lgam ikkilamchi rentgen nurlari mavjud. Bu to`lqin uzunligidan bir-biridan farq qiladi va bu farq juda ham kam. 1. ƛ -to’lqin uzunlik doimo ƛ0 to’lqin uzunlikdan katta ,ya`ni ƛ > ƛ0 aksincha , ὡ< ὡ 0. 2. Sochilish burchagi θ ortishi bilan siljimagan komponentaning intensivligi Ilmiybaza.uz kamayadi, aksincha siljigan komponentaning intensivligi esa oshadi. 3. Siljigan nurning to`lqin uzunligi sochilish burchagi θ ga bog`liq, biroq sochuvchi moddaning tabiatiga bog`liq emas. Kompton effektini tavsiflovchi formula quyidagi ko`rinishga ega: Δλ=λ-λ0=0.048*10-10*sin2( 𝜃 2) 8-rasm. Kompto effekti modeli Qizig`i shundaki litiy elementidan qilingan tajribada sochilgan nurlanish spektrida faqat bitta maksimum, ya`ni faqat siljish komponentasi kuzatiladi. Og`ir element misda qilingan tajriba esa siljigan komponentaning intensivligi siljimagan komponentaning intensivligidan deyarli katta. Xulosa Ilmiybaza.uz 1. Tаshqi fotoeffеktdа yuz bеrаdigаn jаrаyonni uchtа bosqichgа bo`lish mumkin ekаn: fotonning elеktron tomonidаn yutilishi, elеktronni mеtаll sirtigа hаrаkаti vа oxiri mеtаll-vаkuum hosil qilgаn potеnsiаl to`siqni yеngib mеtаll sirtini tаshlаb chiqib kеtishi. 2. Bittа fotonli fotoeffеktdа hаr bir foton bittа elеktron tomonidаn yutilаdi vа hаr bir elеktron bittа foton yutаdi dеb qаrаlаdi. Biror zichlikdаgi yorug`lik oqimlаrini nurlаydigаn lаzеrlаrni pаydo bo`lishi ikki fotonli vа uch fotonli fotoeffеktlаrni o`rgаnishgа hаm yo`l ochdi. Mаsаlаn, ikki fotonli fotoeffеktdа elеktron muhit bilаn o`zаro tа`sirdа enеrgiyasini yo`qotgunchа ikkitа fotonni yutib olishi mumkin. Bu holdа fotoeffеkt sodir bo`lishi uchun h𝑣 = 𝐸−𝐸 2 ya’ni 𝑣 = 𝑣 2 formulа o‟rinlidir. Bundа EF - Fеrmi enеrgiyasi. Аbsolyut nol tеmpеrаturаdа elеktronlаrning eng kаttа enеrgiyasi E F ga teng. Mеtаll sirtidа elеktronni uzish uchun kеrаk bo`lgаn minimаl kinеtik enеrgiya h𝑣=E 0-E F λ= 𝑐 𝑣 fotoeffеktni qizil chеgаrаsini bеlgilаydi. T>0 dа elеktronlаrning enеrgiyasi Fеrmi sаthidаn kаttа bo‟lishi mumkin. SHungа ko‟rа fаqаt T=0 dа qizil chеgаrа mаvjud, tеmpеrаturа oshgаndа - λ>λk, dеmаk fototok mаvjud. 3. Fotoeffеkt hodisаsidа hаm h - doimiylikni pаydo bo`lishi vа uni qiymаti аbsolyut qorа jism uchun yozilgаn Plаnk formulаsidаgi h gа tеngligi uni univеrsаlligidаn dаrаk bеrаrdi. O`z nаvbаtidа h ni biror bir formulаdа uchrаshishi hodisаni kvаnt xususiyatgа egа ekаnligigа аsosiy ishorа edi. Tashqi fotoeffektga asoslangan fotoelementlarning afzalligi – fototokning nagruzka o`zgarganda o`zgarmasligi ekan; 4. Fototok qiymati qancha kichik bo`lmasin qarshiligi katta bo`lgan istemolchiga ulash mumkin ekan; Ilmiybaza.uz 5. Qarshlik o`rniga sig`im ulash va sig`imdagi kuchlanishni o`lchab, bir qator muhim kattaliklarni, masalan, stabillashmagan manbadan tushayotgan yorug`lik oqimini, fotosignallarni o`lchash mumkin. 6.Uzun to`lqinli (infraqizil) diapazonda ishlovchi maxsus fotoelementlar texnikada ishlab chiqarish jarayonlarini boshqarish va nazorat qilishda, tasvir uzatish vatelevidenieda lazerlarga asoslangan optik aloqa va hokazolarda ishlatiladi. Kompton turli yo’nalishda sochilgan Rentgen nurlarini o’rganish bilan bir qatorda ularning to’lqin uzunliklarini ham o’lchadi . Rentgen nurlarining modda tomonidan sochilishini organish natijasida Kompton 1923-yilda muhim hodisa kashf etdi. Bu hodisa bizning fotonlar haqidagi tasavvurlarimizni ancha chuqurlashtirdi. Kichik energiyalari yoruglik zarralari uchun Kompton effektining klassik nazariyasi orinli ekanligi tahlil qilindi. Yuqori energiyali yoruglik kvantlari uchun esa relyativistik Kompton effekti nazriyasi orinli bolishi korsatilgan. Kompton effektining amaliy qollanilishi muammolarini hal etishga qaratilgan bolib , unda quyidagi natijalar olingan. Lazer nurlari diagnostikasida Kompton effektining qollanilish imkoniyatlari tahlil etildi. Tibbiyotda Kompton effekti yordamida koz kasalliklarini aniqlash muammolari tahlil qilindi. Qon kasalliklari diagnostikasida Kompton effektining istiqbollari ko`rsatib berilgan. Foydalanilgan adabiyotlar ro`yxati O`zbekiston Respublikasi Prezidenti Shavkat Mirziyoyev PQ-5032 19.03. 2021 11-ilova Ilmiybaza.uz 1.Landsberg G.S “Optika” T. 1981 2.Qo`yliyev B.T “Optika” “Fan va texnalogiya” T.2014. 156-177 b 3.O`lmasova M. “Fizika “ T. O`qituvchi, 1995-yil, 288 b. 4.Vohid Ahmadjonov “Fizika “kursi 5.Sultonov N.A “Fizika” kursi 208-211 b www.ziyonet.uz