Korpuskulyar nazariyaning asosiy postulati elektromagnit nurlanish shunday eshitiladi: uh elektromagnit nurlanish (va ayniqsa yorug'lik) - bu oqim soat tik ,chaqirdi fotonlar . Fotonlar vakuumda ga teng tezlikda tarqaladi o'zaro ta'sirning tarqalish tezligini cheklash , Bilan= 3 10 8 m/s, massa va dam olish energiyasi har qanday foton nol , foton energiyasi E formula bo'yicha elektromagnit nurlanish chastotasi n va to'lqin uzunligi l bilan bog'liq

E'tibor bering, formula (2.7.1) havola qiladi korpuskulyar elektromagnit nurlanishning xarakteristikasi, foton energiyasi, s to'lqin xarakteristikalar - chastota va to'lqin uzunligi. Bu korpuskulyar va to'lqin nazariyalari o'rtasidagi ko'prikdir. Ushbu ko'prikning mavjudligi muqarrar, chunki foton ham, ham elektromagnit to'lqin - shunchaki bir xil real hayot ob'ektining ikkita modeli –elektromagnit nurlanish .

Har qanday harakatlanuvchi zarracha ( tanacha) impulsga ega va nisbiylik nazariyasiga ko'ra, zarracha energiyasi E va uning tezligi p formula orqali bog'langan

(2.7.2)

qayerda – zarrachaning qolgan energiyasi. Fotonning qolgan energiyasi nolga teng bo'lgani uchun (2.7.2) va (2.7.1) dan ikkita juda muhim formulalar kelib chiqadi:

Keling, yorug'lik bosimi fenomeniga murojaat qilaylik.

Yorug'lik bosimini rus olimi P.N. Lebedev 1901 yil. U o'z tajribalarida yorug'lik bosimi yorug'likning intensivligiga va tananing aks ettirilishiga bog'liqligini aniqladi. Tajribalarda evakuatsiya qilingan kolbaga solingan qora va oyna barglari bo'lgan spinner ishlatilgan (2.10-rasm).

Guruch. 2.10

Keling, yorug'lik bosimining qiymatini hisoblaylik.

Tana hududida S yorug'lik oqimi energiya bilan tushadi , bu erda N – kvantlar soni (2.11-rasm).

Guruch. 2.11

KN kvantlar sirtdan aks etadi; (bir - K)N- so'riladi (2.10-rasm), K- aks ettirish koeffitsienti.

Fotonlar oqimi (yorug'lik) sirtga urilganda bosim o'tkazadi.

Yutish yuzasiga tushgan fotonlar oqimi:

Oyna yuzasiga tushgan fotonlar oqimi:

Yuzaga tushgan fotonlar oqimi:

Yorug'lik bosimining jismoniy ma'nosi:

Yorug'lik - bu fotonlar oqimi, demak, klassik mexanika tamoyillariga ko'ra, zarralar jismga urilganda, ular impulsni unga o'tkazishi kerak, boshqacha qilib aytganda, bosim o'tkazishi kerak.

Asbob, o'lchov engil bosim, juda sezgir torsion dinamometri (burilish balansi) edi. Ushbu qurilma Lebedev tomonidan yaratilgan. Uning harakatlanuvchi qismi qanotlari o'rnatilgan nozik kvarne ipga osilgan engil ramka edi - qalinligi 0,01 mm gacha bo'lgan engil va qora disklar. Qanotlar metall plyonkadan qilingan. Ramka havo evakuatsiya qilingan idish ichida osilgan edi. Qanotlarga tushgan yorug'lik yorug'lik va qora disklarga turli xil bosim o'tkazdi. Natijada, osma ipni burab qo'ygan ramkaga moment ta'sir qildi. Yengil bosim ipning burilish burchagidan aniqlandi.

Biz foydalangan formulada.

Eynshteynning yorug'lik kvantlari haqidagi gipotezasiga ko'ra, yorug'lik fotonlar deb ataladigan diskret qismlarda (kvantalarda) chiqariladi, so'riladi va tarqaladi. Foton energiyasi e0=hv. Uning massasi massa va energiya o'rtasidagi bog'liqlik qonunidan topiladi (qarang (m=E/c2)):

Foton - har doim (har qanday muhitda!) yorug'lik c tezligida harakatlanadigan va tinch massasi nolga teng bo'lgan elementar zarracha. Shuning uchun fotonning massasi bundaylarning massasidan farq qiladi elementar zarralar, elektron, proton va neytron kabi, ular nolga teng bo'lmagan dam massasiga ega va tinch holatda bo'lishi mumkin.

Agar fotonning impulsi olinadi umumiy formula() nisbiylik nazariyasida biz fotonning qolgan massasini qo'yamiz:

Agar fotonlar impulsga ega bo'lsa, u holda jismga tushgan yorug'lik unga bosim o'tkazishi kerak. Ga ko'ra kvant nazariyasi, yorug'likning sirtdagi bosimi har bir foton sirt bilan to'qnashganda o'z impulsini unga o'tkazishi bilan bog'liq.

Yorug'lik normal ravishda sirtga tushganda ko'rsatadigan bosim

Elektron diffraktsiyasi - elektronlarning materiya zarralari to'plamiga sochilishi jarayoni, bunda elektron to'lqinnikiga o'xshash xususiyatlarni namoyon qiladi. Muayyan sharoitlarda elektron nurni materialdan o'tkazish orqali materialning tuzilishiga mos keladigan diffraktsiya naqshini tuzatish mumkin.

Elektron diffraktsiya jarayoni analitik tadqiqotlarda keng qo'llanilgan kristall tuzilmalar metallar, qotishmalar, yarimo'tkazgichlar .Elektronlarning ikki tirqish bilan diffraksiyasi- yorug'likning diffraktsiyasi paytidagi diffraktsiya naqshiga o'xshash yorug'likning anomal taqsimoti rasmining ekranda yoki fotografik plitada paydo bo'lish jarayoni.

Elektron qurol va ekran orasiga ikkita tirqishli to'siq qo'yilganda ekran yoki fotografiya plitasida paydo bo'ladigan naqsh diffraktsiya naqshidir.

Faqat bitta tirqish ochiq bo'lsa, plastinkaning qorayishi faqat tirqishning to'g'ridan-to'g'ri qarshisida kuzatiladi. Ikkala tirqish ochilganda rasm uning o'ng tomonidagi rasmda ko'rsatilganidek ko'rinadi.Har bir elektron faqat bitta tirqishdan o'tishi qat'iy belgilangan. Shubhasiz, elektron difraksiyasi faqat ikkala ochiq tirqishda kuzatiladi va elektronning tirqishlardan o'tish chastotasiga bog'liq emas.

Elektron diffraktsiyasi uchta fizik jarayon natijalarining birikmasidir.

1. Elektronlarning ekranga tirqishlar ortidan kirishi va shunga mos ravishda ekranning qorayishi.

2. Elektronlarning tirqishlardan o'tishida De Broyl to'lqinlarining paydo bo'lishi.

3. Elektronlarning o'tishidan kelib chiqadigan De Broyl to'lqinlarining difraksiyasi va fotosurat plitasining qorayishining tegishli naqshining paydo bo'lishi (elektromagnit to'lqinlar sahifasida batafsil ma'lumot - ta'riflar, tavsiflar va xususiyatlar).

Kvant mexanikasi elektronlarning difraksiyasini elektronning tirqishdan oʻtayotganda burilish burchagida noaniqlik paydo boʻlishi bilan izohladi. Ilgari biz bu erda noaniqlik yo'qligini ko'rsatdik. Agar siz diffraktsiya va interferentsiya sahifalarida berilgan tushuntirishlarni tushunsangiz, elektron diffraktsiya jarayonini tushunishda hech qanday qiyinchilik bo'lmasligi kerak.

de Broyl to'lqinlari - har qanday harakatlanuvchi moddiy zarracha bilan bog'liq to'lqinlar. Har qanday harakatlanuvchi zarracha (masalan, elektron) nafaqat kosmosda lokalizatsiya qilingan harakatlanuvchi ob'ekt - korpuskul, balki to'lqin sifatida ham harakat qiladi va bu to'lqinning uzunligi = h / p formulasi bilan aniqlanadi, bu erda h = 6,6 .10-34 J.sek doimiy Plank, p esa zarrachaning impulsi. Bu toʻlqin de-Broyl toʻlqini deb ataldi (1923-yilda birinchi marta bunday toʻlqinlar haqida faraz qilgan frantsuz nazariyotchi fizigi Lui de Broyl sharafiga). Agar zarrachaning massasi m va tezligi v bo'lsa<< с (с – скорость света), то импульс частицы р = mv и дебройлевская длина волны связаны соотношением = h/mv.

Makroskopik jismlarning to'lqin xususiyatlari kichik to'lqin uzunliklari tufayli paydo bo'lmaydi. Shunday qilib, og'irligi 200 g bo'lgan, 3 m / s tezlikda harakatlanadigan tana uchun to'lqin uzunligi 10-31 sm ni tashkil qiladi, bu kuzatuv imkoniyatlaridan ancha uzoqdir. Biroq, mikrozarralar uchun to'lqin uzunliklari kuzatish uchun qulay bo'lgan mintaqada joylashgan. Misol uchun, 100 voltlik potentsial farq bilan tezlashtirilgan elektron uchun to'lqin uzunligi 10-8 sm ni tashkil qiladi, bu atomning o'lchamiga to'g'ri keladi.

Fotometriya I, yorug'lik o'lchovlari bilan shug'ullanadigan amaliy fizikaning bir bo'limi. Fotometriya nuqtai nazaridan yorug'lik - bu inson ko'ziga ta'sir qilganda yorqinlik hissi yaratishga qodir radiatsiya. Bu tuyg'u to'lqin uzunligi ~0,38 dan ~0,78 mkm gacha bo'lgan nurlanishdan kelib chiqadi, eng yorqini to'lqin uzunligi taxminan bo'lgan nurlanishdir. 0,555 mkm (sariq-yashil). Ko'zning turli to'lqin uzunliklariga nisbatan sezgirligi odamdan odamga farq qilganligi sababli, fotometriyada bir qator konventsiyalar qabul qilinadi. 1931 yilda Xalqaro yoritish komissiyasi (CIE) "standart kuzatuvchi" tushunchasini normal idrok etuvchi odamlar uchun o'rtacha ko'rsatkich sifatida kiritdi. Ushbu CIE standarti har 0,001 mikron uchun 0,380 dan 0,780 mikrongacha bo'lgan to'lqin uzunliklari bilan nurlanishning nisbiy yorug'lik samaradorligi uchun qiymatlar jadvalidan boshqa narsa emas. Shaklda. 1-rasmda ushbu jadvalga muvofiq tuzilgan grafik ko'rsatilgan va u quyosh spektrining ranglariga mos keladigan to'lqin uzunliklarining intervallarini ko'rsatadi. CIE standarti bo'yicha o'lchangan yorqinlik fotometrik yorug'lik yoki oddiygina yorqinlik deb ataladi.

Fotometrik kattaliklar - yorug'lik intensivligi, yorug'lik, yorug'lik oqimi, yorqinlik, o'tkazuvchanlik va aks ettirish.

Kandela (CD). Kandela - yorug'lik intensivligining birligi; SI tizimining asosiy birligi. Kandela aniq belgilangan parametrlarga ega bo'lgan manbaning ma'lum bir yo'nalishidagi yorug'lik intensivligiga teng.

o'tkazuvchanlik. O'tkazuvchanlik - materiya qatlamidan chiqqan nurlanish oqimining unga tushgan nurlanish oqimiga nisbati.

Lyuks (lyuks). Lyuks - SIda - yorug'lik birligi; 1 lm yorug'lik oqimi bilan yaratilgan yorug'lik, 1 kv.m sirt bo'ylab teng ravishda taqsimlanadi.

Lumen (lm). Lumen - SIda - yorug'lik oqimining o'lchov birligi. Lümen 1 sr qattiq burchakda 1 cd nuqtali yorug'lik manbai tomonidan chiqarilgan yorug'lik oqimiga teng.

Yoritish. Yoritish - birlik yuzasiga tushadigan yorug'lik oqimining miqdori. Yoritish lyuks bilan o'lchanadi.

Yorqinlik - birlik yuzasi tomonidan chiqarilgan yorug'lik oqimining miqdori. Yorqinlik birliklari lyuks va ph.

Yorug'lik oqimi - vaqt birligida ma'lum bir sirtdan o'tadigan yorug'likning umumiy miqdori. Yorug'lik oqimining birligi lümendir.

Yorug'lik intensivligi - qattiq burchak birligiga (steradian) yorug'lik oqimining intensivligi.

fotoelektrik effekt - e-mag kvantlarini yutganda moddaning elektronlar chiqarishi. radiatsiya (fotonlar). F.ni G. Gerts (1887) kashf etgan. Eksperimentda kashfiyot va tadqiqot F. muhim rol oʻynadi. kvant nazariyasini asoslash. Faqat energiyani kvantlash gipotezasi asosida el.-mag. yorug'likning emissiyasi va yutilishi jarayonlarida namoyon bo'lgan maydon, A. Eynshteyn (1905) asosiyni tushuntirishga muvaffaq bo'ldi. qonunlar F.: mustaqillik maks. kinetik yorug'lik intensivligiga fotoelektronlarning energiyasi, uning chastotasi co ga chiziqli bog'liqligi va chegaraviy (min.) chastotaning mavjudligi w0 (bo'sa energiya) F.

Erkin elektron fotonni o'ziga singdira olmaydi, chunki bu holda energiya va impuls pning saqlanish qonunlarini bir vaqtning o'zida kuzatish mumkin emas. Buni optikaga nisbatan allaqachon ko'rish mumkin. erkin elektronning holatdan p1 holatga o'tishi, p2 3-jism bo'lmaganda (kondensatsiyalanuvchi muhit, atom yoki tarqoq foton) energiya va impulsning saqlanish qonunlari, p2-p1=/c uchun mos kelmaydi. har qanday elektron tezligi u =F. Belgilangan terminologiyaga ko'ra, kondensatorda F.. muhit deb ataladi. fotoelektron emissiyasi va elektronning atom yoki molekuladagi bog'langan holatlardan biridan uzluksiz spektrga o'tishi deyiladi. Fotoionlashtirish.

Fotoelektrik effekt qonunlari. So'zlash 1-qonun fotoelektrik effekt: 1 s ichida metall yuzasidan yorug'lik tomonidan chiqarilgan elektronlar soni yorug'lik intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Ga ko'ra 2-qonun fotoelektrik effekt, yorug'lik tomonidan chiqarilgan elektronlarning maksimal kinetik energiyasi yorug'lik chastotasi bilan chiziqli ravishda ortadi va uning intensivligiga bog'liq emas.

3-qonun fotoelektrik effekt: har bir modda uchun fotoeffektning qizil chegarasi mavjud, ya'ni yorug'likning minimal chastotasi v0 (yoki maksimal to'lqin uzunligi y0), bunda fotoelektr effekti hali ham mumkin va agar v bo'lsa.

Birinchi qonun yorug'likning elektromagnit nazariyasi nuqtai nazaridan tushuntiriladi: yorug'lik to'lqinining intensivligi qanchalik katta bo'lsa, elektronlar metalldan qochish uchun etarli energiya o'tkaziladi. Fotoelektrik effektning boshqa qonunlari bu nazariyaga ziddir.

Bu qonunlarning nazariy izohi 1905 yilda Eynshteyn tomonidan berilgan. Uning fikricha, elektromagnit nurlanish har birining energiyasi hv (Plank h-doimiy) bo'lgan individual kvantlar (fotonlar) oqimidir. Fotoelektrik effekt bilan tushgan elektromagnit nurlanishning bir qismi metall yuzasidan aks etadi va bir qismi metallning sirt qatlamiga kiradi va u erda so'riladi. Fotonni yutib, elektron undan energiya oladi va ish funktsiyasini bajarib, metallni tark etadi:

Hv=A+mv2 / 2, bu yerda

mv2 - elektron metallni tark etganda ega bo'lishi mumkin bo'lgan maksimal kinetik energiya. Buni aniqlash mumkin:

U 3 - kechikish kuchlanishi.

Eynshteyn Ur-e . A. Eynshteyn 1905 yilda fotoeffekt hodisasi va uning qonuniyatlarini u taklif qilgan fotoeffektning kvant nazariyasi asosida tushuntirish mumkinligini ko'rsatdi. Eynshteynga ko'ra, v chastotali yorug'lik, Plank taxmin qilganidek, nafaqat chiqariladi (§ Rayleigh-Jeans va Plank formulalariga qarang), balki kosmosda tarqaladi va energiya e0=hv bo'lgan alohida qismlarga (kvanta) materiya tomonidan yutiladi. . Shunday qilib, yorug'likning tarqalishini uzluksiz to'lqin jarayoni sifatida emas, balki kosmosda lokalizatsiya qilingan, vakuumda yorug'lik tarqalishining c tezligida harakatlanadigan diskret yorug'lik kvantlari oqimi sifatida ko'rib chiqish kerak. Elektromagnit nurlanish kvantlariga fotonlar deyiladi.

Eynshteynga ko'ra, har bir kvant faqat bitta elektron tomonidan so'riladi. Shuning uchun, chiqarilgan fotoelektronlarning soni yorug'lik intensivligiga mutanosib bo'lishi kerak (fotoelektrik effektning I qonuni). Fotoeffektning inertsiyasi fotonning elektron bilan to'qnashuvida energiyaning uzatilishi deyarli bir zumda sodir bo'lishi bilan izohlanadi.

Tushgan fotonning energiyasi elektronning metalldan A ishiga va kinetik energiyani chiqarilgan fotoelektronga o'tkazishga sarflanadi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra:

Tenglama deyiladi Eynshteyn tenglamasi tashqi fotoelektrik effekt kuni.

Fotobiologik jarayonlar tanaga yorug'lik ta'siri natijasida yuzaga keladi. O'simliklardagi eng muhim fotosintez: fotosintez (quyosh nuri energiyasidan foydalangan holda organik molekulalarning sintezi), fototaksis (bakteriyalar kabi organizmlarning yorug'lik tomon yoki yorug'likdan uzoqlashishi), fototropizm (o'simlik barglari yoki poyalarining yoki yo'nalishga qarab aylanishi). yorug'likdan uzoqda) va fotoperiodizm (yorug'lik - qorong'ulikning tsiklik ta'siri orqali hayotning kunlik va yillik tsikllarini tartibga solish).

Odamlar va hayvonlarda ko'rish, fotoperiodizm va boshqalar fotoperiodizm deb tasniflanadi. UV nurlanishi ta'sirida D vitamini tanada provitaminlardan hosil bo'ladi. Teri pigmentatsiyasi (quyoshda kuyish) himoya qiluvchi F. p. bo'lib, melanin hosil bo'lishiga olib keladi.

Luminesans - radiatsiya, bu ma'lum bir haroratda tananing termal nurlanishidan ortiqcha va yorug'lik to'lqinlari davridan sezilarli darajada oshib ketadigan davomiylikka ega.

Binobarin, lyuminesansning paydo bo'lishi uchun ma'lum bir jismning muvozanat ichki energiyasidan farq qiladigan, uning haroratiga mos keladigan ba'zi energiya manbalari talab qilinadi.

Ta'rifning o'zidan ko'rinib turibdiki, luminesans tushunchasi alohida nurlantiruvchi atomlar yoki molekulalarni emas, balki ularning agregatlari - jismlarni ham anglatadi. Issiqlik nurlanishi va lyuminesans holatida molekulalarning qo'zg'alish va yorug'lik emissiyasining elementar aktlari bir xil bo'lishi mumkin. Farqi faqat ma'lum energiya o'tishlarining nisbiy sonidan iborat.

Luminesansning fizik tabiati atomlar yoki molekulalarning elektronlarining qo'zg'aluvchan holatdan asosiy holatga radiatsiyaviy o'tishlaridan iborat. Bunday holda, ularning dastlabki qo'zg'alishiga turli omillar sabab bo'lishi mumkin: tashqi nurlanish, harorat, kimyoviy reaktsiyalar va boshqalar.

Delokalizatsiyalangan elektronlar (konjugatsiyalangan tizimlar) bo'lgan moddalar eng kuchli luminesansga ega . Antrasen, naftalin, oqsillar tarkibida aromatik aminokislotalar va ba'zi prostetik guruhlar, ko'plab o'simlik pigmentlari va xususan, xlorofill, shuningdek, bir qator dorilar yorqin nurlanish qobiliyatiga ega. Ko'pincha luminesans tahlilida zaif lyuminestsent noorganik birikmalar bilan lyuminestsent komplekslar hosil qila oladigan organik moddalar qo'llaniladi.

Jismlarning lyuminestsent porlashi odatda bo'linadi quyidagi turlar:

fotoluminesans - yorug'lik ta'sirida porlash (ko'rinadigan va UV diapazoni). U, o'z navbatida, bo'linadi

floresans (umr bo'yi 10-9-10-6 s);

fosforessensiya (10-3-10 s);

xemiluminesans - kimyoviy reaktsiyalar energiyasidan foydalanadigan porlash;

katodolyuminesans - tez elektronlar (katod nurlari) bilan nurlanish natijasida yuzaga keladi;

sonoluminesans - yuqori chastotali tovushdan kelib chiqqan lyuminesans;

rentgen nurlanishi - rentgen nurlari ta'sirida porlash.

radioluminesans - moddani g-nurlanish bilan qo'zg'atganda;

tribolyuminesans - fosforlarni ishqalash, maydalash yoki parchalashda paydo bo'ladigan luminesans. Tribolyuminesans hosil bo'lgan elektrlashtirilgan qismlar o'rtasida sodir bo'ladigan elektr razryadlari tufayli yuzaga keladi - deşarj nuri fosforning fotoluminesansiyasini keltirib chiqaradi.

elektroluminesans - fosforlarning ma'lum turlaridan elektr toki o'tganda sodir bo'ladi.

Hozirgi vaqtda fotoluminesans eng ko'p o'rganilgan.

Qo'zg'alish turi bo'yicha farqlash: ionoluminesans, kandoluminesans, katodolyuminesans, radioluminesans, rentgen nurlanishi, elektroluminesans, fotoluminesans,

kimyoluminesans, tribolyuminesans.

Luminesansning davomiyligi bo'yicha flüoresans (qisqa porlash) va fosforessensiya (uzoq porlash) o'rtasidagi farq.

Flüorimetriya (lyuminesans tahlili).) - moddaning kontsentratsiyasini ultrabinafsha nurlar bilan nurlanganda paydo bo'ladigan floresans intensivligi bo'yicha aniqlash. Tegishli sharoitlarda moddaning iz miqdori mavjudligi shu tarzda aniqlanishi mumkin. Luminessent analiz makroanaliz - yalang'och ko'z bilan kuzatilganda va mikroanaliz, kuzatish mikroskop yordamida amalga oshirilganda bo'linadi.Ftorimetriya - ma'lum sharoitlarda sodir bo'ladigan lyuminessensiya intensivligi bo'yicha lyuminestsent moddaning miqdorini aniqlash usuli. Lyuminesans intensivligi va moddaning kontsentratsiyasi o'rtasida ma'lum bir bog'liqlik mavjud deb taxmin qilinadi. Ftorimetrik usullar, asosan, fotometrik usullardan farq qilmasa ham va faqat turli xil optik usullarni ifodalasa ham, o'ziga xos xususiyatlarga ega. Ftorimetrik aniqlashning muvaffaqiyatli bajarilishi bir qator shartlarga qat'iy rioya qilishni talab qiladi. Bundan tashqari, agar fotometrik o'lchovlar yorug'lik manbalarini juda qattiq barqarorlashtirishni talab qilmasa, chunki qurilmalar odatda differentsial sxema bo'yicha qurilgan bo'lsa, u holda ftorometrik o'lchovlarda yorug'lik manbasining barqarorlik shartlari katta ahamiyatga ega bo'ladi, chunki ba'zi omillar tufayli. texnik qiyinchiliklar odatda qurilmani (fluorimetrni) ikki tomonlama sxemada qurish mumkin emas. Bundan tashqari, yorug'lik manbai, ob'ekt va yorug'lik qabul qiluvchining chiziqli joylashishini talab qiladigan fotometrik o'lchovlardan farqli o'laroq, ftorimetrik o'lchovlar yorug'lik manbalari, namuna va yorug'lik qabul qiluvchilarning turli xil tartibga solinishi bilan asboblarni qurishga imkon beradi. Va bu, o'z navbatida, radiatsiya intensivligining moddaning kontsentratsiyasiga bog'liqligiga ta'sir qiladi.

Bouger - Lambert - Pivo qonuni - yutuvchi muhitda tarqalayotgan parallel monoxromatik yorug'lik nurining zaiflashishini aniqlaydigan fizik qonun.

Qonun quyidagi formula bilan ifodalanadi:

Bu erda I 0 - kiruvchi nurning intensivligi, l - yorug'lik o'tadigan modda qatlamining qalinligi, kl - yutilish ko'rsatkichi (ko'pincha noto'g'ri yutilish koeffitsienti deb ataladi).

Yutish indeksi moddaning xususiyatlarini tavsiflaydi va so'rilgan yorug'likning to'lqin uzunligi l ga bog'liq. Bu bog'liqlik moddaning yutilish spektri deyiladi.

Qonunning kashf etilishi tarixi

Buger-Lambert-Bi qonuni 1729-yilda fransuz olimi Per Buger tomonidan eksperimental ravishda ochilgan, 1760-yilda nemis olimi I.G.Lambert tomonidan batafsil oʻrganilgan, kontsentratsiyaga nisbatan C esa 1852-yilda nemis olimi A.Bir tomonidan eksperimental tekshirilgan. .

Yorug'likning eritmalar tomonidan yutilishi

Yutuvchi moddalarning yutmaydigan erituvchilardagi eritmalari uchun yutilish indeksini quyidagicha yozish mumkin.

Qaerda yutuvchi modda molekulasining to'lqin uzunligi l yorug'lik bilan o'zaro ta'sirini tavsiflovchi koeffitsient, C - erigan moddaning konsentratsiyasi.

ch ning C ga bog'liq emasligi haqidagi bayonot Pivo qonuni deb ataladi (Baer qonuni bilan adashtirmaslik kerak). Uning ma'nosi shundaki, molekulaning yorug'likni yutish qobiliyati boshqa atrofdagi molekulalarning holatiga bog'liq emas. Biroq, bu qonundan ko'p og'ishlar, ayniqsa C ning yuqori konsentratsiyasida kuzatiladi.

Optik zichlik D, materiya qatlamining yorug'lik nurlari uchun shaffofligini o'lchovi. U qatlamga tushayotgan F0 nurlanish oqimining yutilish va sochilish natijasida zaiflashgan shu qatlamdan o'tgan F oqimiga nisbatining o'nlik logarifmasiga teng: D = lg (F0/F), aks holda, optik zichlik - modda qatlamining koeffitsientiga o'tkazuvchanlikning o'zaro qiymatining logarifmi: D = log (1 / t). Optik zichlik, ayniqsa, oq-qora va rangli fotografiyada ishlab chiqilgan fotografik qatlamlarni miqdoriy baholash uchun keng qo'llaniladi, bu erda uni o'lchash usullari alohida fan, densitometriyaning mazmunini tashkil qiladi. Optik zichlik dastlabki oqimni tavsiflovchi n (to'lqin uzunliklari l) chastotalar to'plamiga bog'liq; uning yagona n ning cheklovchi holati uchun qiymati monoxromatik Optik zichlik deyiladi

Yo'nalishli yorug'lik o'tkazuvchanligi (t) odatda namunadan oʻtuvchi yorugʻlik oqimi qiymatining (Ft) namunaga normal tushayotgan yorugʻlik oqimining qiymatiga (F0) nisbati, uzatiladigan quvvatning tushayotgan nurlanish kuchiga nisbati. spektral tarkibi, qutblanish va geometrik taqsimotning berilgan shartlari uchun. Materialning sirtidan o'tadigan yorug'lik miqdori bilan belgilanadi o'tkazuvchanlik, va materialda to'liq eriydigan miqdor - yutilish koeffitsienti. Ushbu uchta koeffitsientning miqdoriy parametrlari - aks ettirish, uzatish va yutilish - har xil xususiyatlarda farq qilishi mumkin, ammo biz mutlaqo barcha holatlarda barcha koeffitsientlarning umumiy yig'indisi birga teng ekanligini ta'kidlaymiz. Aslida, uchta koeffitsientdan bittasi bittaga teng bo'lgan bitta element yo'q. Eng katta diffuz akslantirish yangi tushgan qor, kimyoviy jihatdan mutlaqo steril bariy sulfat va magniy oksidiga xosdir. Eng yaxshi oyna aks ettirish hech qanday aralashmalarsiz sayqallangan kumushda va professional sayqallangan alyuminiydadir.

Penetratsion koeffitsientning kuchi materialning har qanday kengligi (ko'pincha 1 sm uchun) uchun turli xil ma'lumotnomalarda yozilgan. Eng shaffof elementlarga, ayniqsa, sof kvarts va bir necha turdagi polimetil metakrilat (aks holda organik shisha deb ataladi) kiradi. Ular nazariy (aslida sodir bo'lmaydi!) 1 bilan o'lchanadigan materialda erish koeffitsienti bilan "mutlaqo qora tan" deb ataladigan modda bilan tavsiflanadi. Ko'zgu bilan bir qatorda yorug'lik o'tkazuvchanligi aspiratsiya (organik yoki silikat oynalar uchun, polikarbonat, kvarts, polistirol va boshqalar uchun), diffuz yoki dispers (masalan, sutli shisha uchun), yo'nalishda tarqalgan (muzli turdagi ko'zoynaklar uchun) tomonidan yaratiladi. va aralashtiriladi.

Kolorimetriya

bu eritmalardagi moddalar miqdorini miqdoriy aniqlash usullaridan birining nomi; K. usullari rangli eritmalar beradigan yoki har qanday reaksiya yordamida eritmada rangli birikmaga aylantirilishi mumkin boʻlgan barcha moddalarni miqdoriy aniqlashda qoʻllaniladi. Kolorimetrik usullar o'tkazilayotgan yorug'likda ko'riladigan sinov eritmasining rang zichligini, ma'lum miqdorda ushbu rang beruvchi moddani o'z ichiga olgan oddiy eritmaning rangi yoki ba'zi empirik tanlangan rangli markazning rangi bilan fotometrik taqqoslashga asoslangan. norma sifatida. K. quyidagi qoidalarga asoslanadi: 1) rangsiz erituvchidagi rangli moddaning eritmasining yorugʻlik yutuvchi kuchi suyuqlik qatlamining konsentratsiyasi va qalinligiga mutanosib ravishda oʻsadi, shuning uchun: 2) agar siz ikki xil eritma tayyorlasangiz. bir xil rangsiz erituvchida bir xil rang beruvchi moddaning har xil konsentratsiyasi va ularning shunday qalinlikdagi qatlamlarini topingki, ular o'tgan yorug'likda ko'rilganda, ular yorug'lik va rangning bir xil intensivligini beradi, keyin bu qatlamlarning qalinligi teskari proportsional bo'ladi. ulardagi rang beruvchi moddalarning tarkibi. Har qanday fotometrik taqqoslash ikkita yorugʻlik teng boʻlgan sharoitlarni aniqlashga qisqartiriladi va shuning uchun K.da oddiy suyuqlik qatlamidan oʻtgan yorugʻlik va oʻrganilayotgan suyuqlik qatlamidan oʻtgan yorugʻlikni hisobga olgan holda, biz uzatilgan yorug'lik kuchida tenglikka erishgunimizcha bu qatlamlarni o'zgartiramiz

Fotoelektrik kolorimetrning qurilmasi va ishlash prinsipi rangli eritmalardagi moddaning kontsentratsiyasini ularning optik zichligi yoki yorug'lik o'tkazuvchanlik koeffitsienti bo'yicha aniqlash uchun mo'ljallangan.

KFK-2 da yorug'lik manbai sifatida cho'g'lanma chiroq (1) ishlatiladi. Cho‘g‘lanma lampaning yorug‘lik oqimi diafragma (2), yorug‘likni 10 marta kuchaytiruvchi linza (3) va yorug‘lik filtri (4) orqali o‘tadi.KFK-2 yorug‘lik filtrlari majmuasiga ega. Muayyan rang filtridan foydalanish ma'lum bir to'lqin uzunligidagi nurlarning eritma orqali o'tishiga imkon beradi, ularning so'rilishi o'rganilayotgan moddaga xosdir. Odatda filtrning samarali to'lqin uzunligi va rangi ishlatiladigan usulda ko'rsatiladi. Yorug'lik filtri va eritmasi bo'lgan kyuvettadan (5) o'tadigan yorug'lik oqimi yorug'lik qabul qilgichga (6, 7) - F-26 fotoelementiga (315-540 nm spektral mintaqada) yoki fotodiodga (ichida) tushadi. spektral hudud 590-980 nm). Fotodetektorlarda yorug'lik energiyasi elektr energiyasiga aylanadi, uning miqdorining o'zgarishi mikroampermetr (9) tomonidan aks ettiriladi. Mikroampermetrning ko'rsatkichlari sinov eritmasidan o'tgan yorug'lik oqimining kuchiga proportsionaldir.

Radiatsiya biofizikasi

ultrabinafsha nurlanish e(ultrabinafsha, UV, UV) - ko'rinadigan nurlanishning binafsha uchi va rentgen nurlanishi (380 - 10 nm, 7,9 × 1014 - 3 × 1016 Gts) oralig'ini egallagan elektromagnit nurlanish. Diapazon shartli ravishda yaqin (380-200 nm) va uzoq yoki vakuumli (200-10 nm) ultrabinafshalarga bo'linadi, ikkinchisi atmosfera tomonidan intensiv ravishda so'rilib, faqat vakuum qurilmalari tomonidan o'rganilganligi sababli shunday nomlangan. Ko'pgina olimlar, jumladan Ritter yorug'lik uchta alohida komponentdan iborat degan fikrga kelishdi: oksidlovchi yoki termal (infraqizil) komponent, yorituvchi komponent (ko'rinadigan yorug'lik) va qaytaruvchi (ultrabinafsha) komponent. O'sha paytda ultrabinafsha nurlanish "aktinik nurlanish" deb ham atalgan.Yerdagi ultrabinafsha nurlanishning asosiy manbai Quyoshdir.

Ultraviyole nurlanish turlari

Nomi To'lqin uzunligi, nm Bir fotonga to'g'ri keladigan energiya miqdori NUV yaqinida 400 nm - 300 nm 3,10 - 4,13 eV

O'rtacha MUV 300 nm - 200 nm 4,13 - 6,20 eV

Uzoq FUV 200 nm - 122 nm 6,20 - 10,2 eV

Ekstremal EUV, XUV 121 nm - 10 nm 10,2 - 124 eV

Vakuumli VUV 200 nm - 10 nm 6,20 - 124 eV

Ultraviyole A, uzun to'lqin, UVA

400 nm - 315 nm 3,10 - 3,94 eV

Qora yorug'lik

Ultraviyole B (o'rta diapazon) UVB

315 nm - 280 nm 3,94 - 4,43 eV

Ultraviyole C, qisqa to'lqin, UVC

280 nm - 100 nm 4,43 - 12,4 eV

Biolog. harakat F. Bu simpatik-adrenal tizimning ohangini oshiradi, himoya mexanizmlarini faollashtiradi, o'ziga xos bo'lmagan immunitet darajasini oshiradi, shuningdek, bir qator gormonlar sekretsiyasini oshiradi. UV nurlanishi (UVR) ta'sirida gistamin va shunga o'xshash moddalar hosil bo'ladi, ular tomirlarni kengaytiruvchi ta'sirga ega, teri tomirlarining o'tkazuvchanligini oshiradi. Tanadagi uglevodlar va oqsillar almashinuvidagi o'zgarishlar. Optik nurlanish harakati o'pka ventilyatsiyasini o'zgartiradi - nafas olish chastotasi va ritmi; gaz almashinuvini, kislorod iste'molini oshiradi, endokrin tizimning faoliyatini faollashtiradi. Tayanch-harakat tizimini mustahkamlovchi va raxitga qarshi ta'sir ko'rsatadigan organizmda D vitamini hosil bo'lishida ultrabinafsha nurlanishining roli ayniqsa muhimdir. Alohida ta'kidlash joizki, uzoq muddatli UVR tanqisligi inson tanasiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, bu "engil ochlik" deb ataladi. Ushbu kasallikning eng ko'p ko'rinishi mineral metabolizmning buzilishi, immunitetning pasayishi, charchoq va boshqalar.

Ultraviyole nurlanishning teriga ta'siri, terining tabiiy himoya qobiliyatidan oshib ketishi (ko'nchilik) kuyishga olib keladi.Ultrabinafsha nurlanishning uzoq muddatli ta'siri melanoma, turli xil teri saratoni rivojlanishiga yordam beradi, qarishni tezlashtiradi va terining paydo bo'lishini tezlashtiradi. ajinlar.

Ultraviyole nurlanish inson ko'ziga sezilmaydi, ammo kuchli ta'sir qilish bilan u odatdagi radiatsiya shikastlanishiga (retina kuyishi) sabab bo'ladi.

rentgen nurlari. Radiatsiya . rentgen nurlari- ultrabinafsha elektromagnit to'lqinlarga qaraganda qisqaroq to'lqin uzunligiga ega bo'lgan elektromagnit nurlanish turi. Rentgen nurlarining to'lqin uzunligi 70 nm dan 10-5 nm gacha. Rentgen nurlarining to'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, ularning fotonlarining energiyasi shunchalik ko'p bo'ladi va kirish kuchi shunchalik katta bo'ladi. Nisbatan uzun to'lqin uzunligi (10 nm dan ortiq) bo'lgan rentgen nurlari yumshoq deb ataladi. To'lqin uzunligi 1 - 10 nm qattiq rentgen nurlarini tavsiflaydi. Ular katta kirish kuchiga ega.

Tez elektronlar yoki katod nurlari past bosimli deşarj trubasining devorlari yoki anodlari bilan to'qnashganda rentgen nurlari hosil bo'ladi. Zamonaviy rentgen trubkasi evakuatsiya qilingan shisha idish bo'lib, unda katod va anod joylashgan. Katod va anod (antikatod) o'rtasidagi potentsial farq bir necha yuz kilovoltga etadi. Katod elektr toki bilan isitiladigan volfram filamentidir. Bu termion emissiya natijasida katod tomonidan elektronlarning emissiyasiga olib keladi. Elektronlar rentgen trubkasidagi elektr maydon ta'sirida tezlashadi. Naychada juda oz miqdordagi gaz molekulalari mavjud bo'lganligi sababli, elektronlar anodga borishda deyarli o'z energiyasini yo'qotmaydi. Ular anodga juda yuqori tezlikda etib boradilar.

Rentgen nurlari har doim yuqori tezlikdagi elektronlar anod moddasi tomonidan kechiktirilganda hosil bo'ladi. Elektron energiyasining katta qismi issiqlik sifatida tarqaladi. Shuning uchun anodni sun'iy sovutish kerak. Rentgen trubkasidagi anod, volfram kabi yuqori erish nuqtasiga ega bo'lgan metalldan yasalgan bo'lishi kerak.

Issiqlik shaklida tarqalmaydigan energiyaning bir qismi elektromagnit to'lqin energiyasiga (rentgen nurlari) aylanadi. Shunday qilib, rentgen nurlari anod materialini elektron bombardimon qilish natijasidir. Rentgen nurlarining ikki turi mavjud: o'tkir va xarakterli.

rentgen trubkasi, rentgen nurlari manbai bo'lib xizmat qiluvchi elektrovakuum qurilmasi. Bunday nurlanish katod tomonidan chiqarilgan elektronlar sekinlashib, anodga (antikatod) urilganda sodir bo'ladi; bu holda anod va katod orasidagi bo'shliqda kuchli elektr maydoni tomonidan tezlashtirilgan elektronlarning energiyasi qisman rentgen energiyasiga aylanadi. Radiatsiya R.t. anod moddasining xarakterli nurlanishiga bremsstrahlung rentgen nurlarining superpozitsiyasidir (Rentgen nurlari ga qarang). R. t. ajratadi: elektron oqimini olish usuliga koʻra - termion (isitilgan) katod, maydon emissiyasi (uchli) katod, musbat ionlar bilan bombardimon qilingan katod va radioaktiv (b) elektron manbasi bilan; changyutgichni tozalash usuli bo'yicha - muhrlangan, yig'iladigan; radiatsiya vaqtiga ko'ra - uzluksiz harakat, impulsli; anodli sovutish turiga ko'ra - suv, moy, havo, radiatsiyaviy sovutish bilan; fokusning o'lchamiga ko'ra (anoddagi radiatsiya maydoni) - makrofokus, o'tkir fokus va mikrofokus; shakliga ko'ra - halqali, dumaloq, boshqariladigan; elektronlarni anodga qaratish usuli bo'yicha - elektrostatik, magnit, elektromagnit fokuslash bilan.

Elektromagnit nurlanishning korpuskulyar nazariyasining asosiy postulati quyidagicha: uh elektromagnit nurlanish (va ayniqsa yorug'lik) - bu oqim soat tik ,chaqirdi fotonlar . Fotonlar vakuumda ga teng tezlikda tarqaladi o'zaro ta'sirning tarqalish tezligini cheklash , Bilan= 3 10 8 m/s, massa va dam olish energiyasi har qanday foton nol , foton energiyasi E formula bo'yicha elektromagnit nurlanish chastotasi n va to'lqin uzunligi l bilan bog'liq

E'tibor bering, formula (2.7.1) havola qiladi korpuskulyar elektromagnit nurlanishning xarakteristikasi, foton energiyasi, s to'lqin xarakteristikalar - chastota va to'lqin uzunligi. Bu korpuskulyar va to'lqin nazariyalari o'rtasidagi ko'prikdir. Ushbu ko'prikning mavjudligi muqarrar, chunki foton ham, ham elektromagnit to'lqin - shunchaki bir xil real hayot ob'ektining ikkita modeli –elektromagnit nurlanish .

Har qanday harakatlanuvchi zarracha ( tanacha) impulsga ega va nisbiylik nazariyasiga ko'ra, zarracha energiyasi E va uning tezligi p formula orqali bog'langan

(2.7.2)

qayerda – zarrachaning qolgan energiyasi. Fotonning qolgan energiyasi nolga teng bo'lgani uchun (2.7.2) va (2.7.1) dan ikkita juda muhim formulalar kelib chiqadi:

Keling, yorug'lik bosimi fenomeniga murojaat qilaylik.

Yorug'lik bosimini rus olimi P.N. Lebedev 1901 yil. U o'z tajribalarida yorug'lik bosimi yorug'likning intensivligiga va tananing aks ettirilishiga bog'liqligini aniqladi. Tajribalarda evakuatsiya qilingan kolbaga solingan qora va oyna barglari bo'lgan spinner ishlatilgan (2.10-rasm).

Guruch. 2.10

Keling, yorug'lik bosimining qiymatini hisoblaylik.

Tana hududida S yorug'lik oqimi energiya bilan tushadi , bu erda N – kvantlar soni (2.11-rasm).

Guruch. 2.11

KN kvantlar sirtdan aks etadi; (bir - K)N- so'riladi (2.10-rasm), K- aks ettirish koeffitsienti.

Quyida muammolarning shartlari va skanerlangan echimlar keltirilgan. Agar siz ushbu mavzu bo'yicha muammoni hal qilishingiz kerak bo'lsa, bu erda shunga o'xshash shartni topishingiz va o'zingiznikini o'xshashlik bilan hal qilishingiz mumkin. Rasmlar soni koʻp boʻlgani uchun sahifani yuklash biroz vaqt talab qilishi mumkin. Agar sizga fizika bo'yicha muammoni hal qilish yoki onlayn yordam kerak bo'lsa, biz bilan bog'laning, biz yordam berishdan mamnun bo'lamiz.

Fizik hodisani - yorug'likning sirtdagi bosimini ikkita pozitsiyadan - yorug'likning korpuskulyar va to'lqinli nazariyalarida ko'rib chiqish mumkin. Yorug'likning korpuskulyar (kvant) nazariyasiga ko'ra, foton zarracha bo'lib, impulsga ega bo'lib, foton sirtga urilganda to'liq yoki qisman sirtga o'tadi. To'lqin nazariyasiga ko'ra, yorug'lik elektromagnit to'lqin bo'lib, materialdan o'tayotganda zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qiladi (Lorentz kuchi), bu nazariyadagi yorug'lik bosimini tushuntiradi.

To'lqin uzunligi 620 nm bo'lgan yorug'lik odatda qoraygan sirtga tushadi va 0,1 mkPa bosim o'tkazadi. Maydoni 5 sm2 bo'lgan sirtga 10 soniyada nechta foton tushadi?

Yorug'lik an'anaviy ravishda oyna yuzasiga tushadi va unga 40 mkPa bosim o'tkazadi. Sirtning energiya yoritilishi nimaga teng?

To'lqin uzunligi 600 nm bo'lgan yorug'lik odatda oyna yuzasiga tushadi va 4 mkPa bosim o'tkazadi. 1 mm2 sirtga 10 soniyada nechta foton tushdi?

To'lqin uzunligi 590 nm bo'lgan yorug'lik oyna yuzasiga 60 graduslik burchak ostida tushadi. Yorug'lik oqimining zichligi 1 kVt / m2 ni tashkil qiladi. Yorug'likning sirtdagi bosimini aniqlang.

Manba sirtdan 10 sm masofada joylashgan. Sirtdagi yorug'lik bosimi 1 MPa ni tashkil qiladi. Manbaning kuchini toping.

0,8 Vt quvvatga ega yorug'lik oqimi odatda 6 sm2 maydonga ega oyna yuzasiga tushadi. Yorug'lik bosimining bosimi va kuchini toping.

0,9 Vt yorug'lik oqimi odatda oyna yuzasiga tushadi. Ushbu sirtdagi yorug'lik bosimi kuchini toping.

Yorug'lik odatda 0,8 aks ettiruvchi sirtga tushadi. Ushbu sirtga ta'sir qiladigan yorug'lik bosimi 5,4 mkPa. Maydoni 1 m2 bo'lgan sirtga 1 soniya ichida tushgan fotonlar qanday energiyani keltirib chiqaradi?

Cho‘g‘lanma lampa lampochkasining qoraygan yuzasiga ichkaridan tushgan yorug‘lik bosimini toping. Kolbani radiusi 10 sm bo'lgan shar shaklida ko'rib chiqing va 1 kVt quvvatga ega yorug'likning nuqta manbai sifatida chiroq spiralini oling.

120 Vt/m2 quvvatga ega yorug'lik oqimi an'anaviy ravishda yuzaga tushadi va 0,5 mkPa bosim o'tkazadi. Sirtning aks ettirish koeffitsientini toping.

Yorug'lik 5 sm2 maydonga ega bo'lgan mukammal aks ettiruvchi sirtga normal tushadi.3 min vaqt ichida tushayotgan yorug'likning energiyasi 9 J ga teng. Yorug'lik bosimini toping.

Yorug'lik 4,5 sm2 maydonga ega oyna yuzasiga tushadi. Sirtning energiya yoritilishi 20 Vt / sm2 ni tashkil qiladi. Yuzaki fotonlar 5 soniyada qanday impuls beradi?

Yorug'lik qoraygan sirtga normal tushadi va 10 daqiqada 20 J energiya keltiradi. Sirt maydoni 3 sm2. Sirtning energiya yoritilishini va yorug'lik bosimini toping.

Oqim kuchi 0,1 Vt/sm2 bo‘lgan yorug‘lik oyna yuzasiga 30 daraja tushish burchagi bilan tushadi. Yorug'likning sirtdagi bosimini aniqlang.