Elektromaqnit dalğaları

Elektromaqnit dalğası

Məlum olduğu kimi, maqnit sahəsi zamana görə dəyişərək, dəyişən elektrik sahəsi yaradır. Öz növbəsində dəyişən elektrik sahəsi maqnit sahəsi yaradır. Birlikdə bu sahələr elektromaqnit sahəsini təşkil edir. Maksvel zənn edib ki, elektrik və maqnit sahəsinin rəqsləri fəzada elektromaqnit dalğaları şəklində yayıla bilər.

Elektromaqnit dalğası – elektrik və maqnit rəqslərinin fəzada yayılmasıdır.

Elektromaqnit dalğasının mənbəyi – təcillə hərəkət edən yüklü zərrəciklərdir.

Zərrəciyin elektromaqnit dalğasını ətrafa saçması sonrakı şərtlər daxilində baş verir:

        1.  Zərrəcik elektrik yükünə malik olmalıdır;
        2.  Təcillə hərəkət etməlidir:
            -  Tormozlanma;
            -  Sürətlənmə, yeyinləşən hərəkət;
            -  Çevrə üzrə hərəkət;
            -  Rəqsi hərəkət.

Adi elektromaqnit dalğası iki toplanandan ibarətdir: elektrik sahəsinin intensivliyi və maqnit sahəsinin induksiya vektorunun dövri dəyişməsindən. Elektrik sahəsinin intensivliyi, maqnit sahəsinin induksiya vektoru və dalğanın yayılma istiqaməti bir birinə perpendikulyardır: 

Elektrik və maqnit sahəsinin rəqsləri fazaca üst-üstə düşür. Elektromaqnit dalğasındakı elektrik sahəsinin intensivliyinin rəqsləri və maqnit sahəsinin induksiya vektorunun rəqsləri arasındakı fazalar fərqi sıfıra bərabərdir: Δφ=0. 

Bütün elektromaqnit dalğaları vakuumda eyni sürətlə yayılır. Bu sürət təbiətdə ən yüksək sürətdir və qiymətcə c=3∙108 - dir. 

Elektromaqnit dalğasının mühitdə olan sürəti mühitin xassələrindən aslıdır. Vakuumdan mühitə, mühitdən vakuuma, bir mühitdən digər mühitə keçdikdə elektromaqnit dalğasının sürəti dəyişir.

Vakuumdan mühitə keçdikdə EM dalğasının sürəti n dəfə azalır: 

Burada n – mühitin sındırma əmsalı adlanır və elektromaqnit dalğası vakuumdan mühitə keçdikdə onun sürəti neçə dəfə azaldığını göstərir. Vakuumdan mühitə keçdikdə elektromaqnit dalğasının sürəti və dalğa uzunluğu n dəfə azalır:

Sonuncu düsturda λ0 – vakuumda yayılan elektromaqnit dalğasının uzunludur, λ – mühitdə yayılan həmin dalğanın uzunludur.

Elektromaqnit dalğasını şüalandıran ən sadə cihaz – sarğacdan, kondensatordan və birləşdirici naqillərdən ibarət olan sadə rəqs konturudur. 

Rəqs konturun şüaladığı radiodalğaların dalğa uzunluğu:  

Rəqs konturunun şüaladığı radiodalğaların tezliyi: 

Müəyyən olunub ki, şüalanma intensivliyi rəqs tezliyindən asılıdır. Elektromaqnit rəqslərinin tezliyi nə qədər yüksək olarsa, şüalanmanın intensivliyi də o qədər də böyük olacaq. Adi rəqs konturu çox zəif şüalanır, ona görə ki bu konturun rəqs tezliyi çox kiçikdir. Konturda yaranmış elektromaqnit rəqslərinin tezliyini artırmaq üçün kondensatorun tutumunu və sarğacın induktivliyinin azaltmağa çalışırlar. Bunu biz sarğacdakı sarğıların sayını azaltmaqla və kondensatorun lövhələrini bir birindən uzaqlaşdırmaqla nail ola bilərik.

Kondensatorun lövhələrini maksimal olaraq uzaqlaşdıraraq və eyni zamanda sarğacdakı sarğıların sayını azaldaraq açıq rəqs konturu alırıq. Açıq rəqs konturunun şüalanması, adi konturun şüalanmasıdan xeyli yüksəkdir.

Radodalğaların eninə olmasını təsdiq edən hadisə – radiodalğaların polyarizasiyasıdır.

Elektromaqnit dalğaları şkalası

 Elektromaqnit qalğaları şkalası

Elektromaqnit dalğaları tezliyinə və dalğa uzunluğuna görə siniflərə bölünür. Bu siniflər birlikdə elektromaqnit dalğaları şkalasını təşkil edir.

Bu şkalada radiodalğalar ən böyük dalğa uzunluğuna, qamma şüalar isə ən kiçik dalğa uzunluğuna malikdir. Qamma şüaların tezliyi ən böyük, radiodalğaların tezliyi ən kiçikdir.

Radioaktiv parçalanma qanunu

 Radioaktiv parçalanma qanunu

Bütün radioaktiv atomların yarısının parçalandığı zaman müddətinə yarımparşalanma periodu deyilir. Yarımparçalanma periodu T hərfi ilə işarə olunur, yalnız radioaktiv maddənin növündən asılıdır. 

Tutaq ki, başlanğıc anda radioaktiv maddədə olan radioaktiv atomların sayı N0 -dır. 

Yarımçevrilmə periodunun bir mislindən sonra (t = T) parçalanmamış radioaktiv atomların sayı:

Yarımçevrilmə periodunun iki mislindən sonra (t = 2∙T) parçalanmamış radioaktiv atomların sayı: 

Yarımparçalanma periodunun n mislindən sonra (t = n∙T) parçalanmamış radioaktiv atomların sayı:

t = n·T – dən alırıq   ⇒

Radioaktiv parçalanma qanunu.

t  zaman ərzində maddə daxilində parçalanmamış qalan radioaktiv atomların sayı 

düsturu ilə təyin olunur. 

Radioaktiv (parçalanmamış) atomlarının sayının zamandan asılılıq qrafiki:

Müxtəlif təbiətli radioaktiv atomların sayının zamandan asılılığı müxtəlifdir:

Parçalanmış atomların sayı: 

Parçalanmış atomlarının sayının zamandan aslılıq qrafiki:

Radioaktivlik

 Radioaktivlik 

Radioaktivlik– qamma kvantların, elementar zərrəciklərin və ya yüngül nüvələrin şüalanması ilə müşayiət olunan atom nüvələrinin özbaşına çevrilmələridir. Belə çevrilmələrə məruz qalan nüvələr radoaktiv, çevrilmə prosesi isə radioaktiv parçalanma adlanır.

Radioaktivliyi 1896-cı ildə fransız fiziki Anri Bekkerel kəşf edib. O müəyyən edib ki, uran duzları özündən işıq üçün qeyri-şəffaf olan maneədən keçə bilən və fotoemulsiyanın qaralmasına gətirib çıxaran şüalar buraxır. İki il sonra fransız fizikləri Pyer Küri və Mariya Küri toriumun radioaktivliyini aşkar ediblər və iki yeni  radioaktiv element kəşf ediblər – polonium  və radium . Sonradan müəyyən olub ki, sıra nömrəsi 83-dən böyük olan elementlərin hamısı radioaktivdir. 

Aşkar olunub ki, radioaktivlik xarici təsirlərdən – temperaturdan, təzyiqdən və maddələrin kimyəvi tərkibindən asılı deyil. Bəzi radioaktiv elementlər öz aktivliyini uzun müddət dəyişmirlər. 

1899-cu ildə Rezerford radioaktiv şüalanmanın mürəkkəb tərkibini aşkar edən təcrübə keçirib. Radoaktiv maddəni qurğuşun silindrdəki dar kanalın dibinə yerləşdirirlər. Kanalın əks tərəfində fotolövhəcik var. Radioaktiv maddənin bütün tərəflərə saçan şüalanması, bu halda şaquli yuxarı buraxılır, fotolövhəciyin üzərinə düşür və onun üzərində kiçik qara ləkə əmələ gətirir.

Rezerford bu qurğunu güclü maqnit sahəsinə yerləşdirdi. İndi şüalar 3 hissəyə bölündü. Şüaların bir hissəsi sola, digər hissəsi sağa meyl etdi, üçüncü hissə isə heç meyl etmədi. Rezerford bu şüalaları α-, β- və γ-şüalar adlandırdı.

    

 

Beləliklə müəyyən olundu ki,
    1.  α-şüalar –  sürətlə hərəkət edən “müsbət” yüklü zərrəciklərdən ibarətdir, dəqiq desək, helium  nüvələrinin selidir.
        - α-zərrəcik – helium nüvəsidir.
    2.  β-şüalar –  sürətlə hərəkət edən “mənfi” yüklü zərrəciklərdən ibarətdir, dəqiq desək, elektronların selidir.
        - β-zərrəcik – atom nüvəsi tərəfindən buraxılan elektrondur.
    3.  γ-şüalar – neytraldır. Məlumdur ki, γ-şüalar – çox böyük tezliyə malik olan elektromaqnit dalğasıdır.

Rezerfordun bu təcrübəsi radioaktiv şüalanmanın mürəkkəb tərkibli oluğunu sübut etdi.

Müəllif: Ağakişiyev Səbuhi

Vilson kamerası

 Vilson kamerası

Vilson kamerası şotland fiziki Ç.Vilson tərəfindən 1910–1912 illərdə ixtira olunub və yüklü zərrəcikləri qeyd etmək üçün lazım olan ilk cihazlardan biridir. Kameranın iş prinsipinin əsasında – zərrəciyin hərəkət trayektoriyası üzərində əmələ gələn ionlar üzərindəki su damcılarının kondensasiyası durub. 

Vilson kamerasının iş prinsipi olduqca sadədir. Məlumdur ki, su buxarının parsial təzyiqi həmin temperaturdakı doymuş su buxarının təzyiqindən böyük olarsa, onda duman yaranar və şeh düşər. 

Radioaktiv parçalanma zamanı, qaz molekullarını ionlaşdıra biləcək çoxlu sayda zərrəcik yaranır. İonlar üzərində su damcıları əmələ gəlir. Yəni ki, radioaktiv parçalanma zamanı yaranmış zərrəcik, kameradan keçərkən su damcılarından ibarət olan iz qoyur. Bu izi müşahidə edib və onun şəklini fotokamera ilə çəkmək olar. 

Vilson kamerası – spirt və ya su buxarı ilə doldurulmuş silindrdir. Kameradakı porşeni aşağı endirdikdə adiabatik genişlənmə nəticəsində buxar soyuyur. Kamera daxilindəki buxar ifrat doymuş vəziyyətə keçir və asanlıqla kondensasiya edə bilir. 

Vilson kamerasının iş prinsipi belədir:
     1.  Radioaktiv maddənin şüaladığı zərrəciklər Vilson kamerasındakı yarıqdan (pəncərəcikdən) içəri daxil olur.
     2.  Bu zərrəciklər kameradakı havanın molekullarını ionlaşdırır.
     3.  Porşeni aşağı hərəkət etdirsək, onda kameradakı buxarın adiabatik soyuması baş verəcək. 
     4.  Kamera daxilindəki buxar ifrat doymuş vəziyyətinə çatır. Buxarın parsial təzyiqi həmin temperaturdakı doymuş buxarın təzyiqindən kiçik olacaq. 
     5.  Zərrəciyin trayektoriyası boyunca əmələ gəlmiş ionlar üzərində maye damcıları yaranır. Beləliklə, kameraya yarıqdan daxil olan zərrəciklər dumanlı izin yaranmasına səbəb olur. Bir-birindən enerjiləri, ölçüləri və yükləri ilə fərqləndiyi üçün, müxtəlif zərrəciklərin trayektoriyaları da müxtəlif görünür. Məsələn, elektronun trayektoriyası daha nazikdir, nəinki alfa-zərrəciyin keçməsi zamanı yaranan iz. 

1923-cü ildə sovet fiziki Kapitsa Vilson kamerasını zərrəciklərin trayektoriyasını əyən güclü maqnit sahəsinə yerləşdirib. Trayektoriyanın əyilməsinə gürə zərrəciklərin yükünü və enerjisini təyin etmək mümkündür.

Vilson kamerasında alınmış izlərə nəzər yetirdikdə, müəyyən etmək olar ki, 

     1.  İzlərin qalınlığı (vahid uzunluğda yaranan damcıların sayı) çoxdursa, onda 

• yükün məlum olan qiymətində zərrəciyin sürəti böyük olur.

• sürətin məlum olan qiymətində, zərrəciyin yükü daha böyük olur.

     2.  İzin l uzunluğu böyük olarsa, zərrəciyin kinetik enerjisi də böyük olacaq. 

Ek0=F·l.

     3.  Vilson kamerasını maqnit sahəsinə yerləşdirək. Yüklü zərrəciklərin trayektoriyasının əyrilik radiusundan , müəyyən edə bilərik:

• Zərrəciyin xüsusi yükünü:.
• Zərrəciyin impulsunu: p=mυ=qBr.

Bor postulatları

 Bor postulatları

Borun birinci postulatı. Atom sistemi, hər birisi müəyyən En enerjiyə malik olan, yalnız xüsusi stasionar vəziyyətlərdə ola bilər. Stasionar vəziyyətdə atom şüalanmır.

Borun ikinci postulatı. Atom sistemi enerjini yalnız bir stasionar vəziyyətdən digər stasionar vəziyyətə keçdikdə enerji şüalayır və ya enerji udur. Şüalanan və ya udulan fotonun enerjisi stasionar vəziyyətlərin enerjiləri fərqinə bərabərdir. 

Atom k-cı enerji səviyyəsindən n-ci enerji səviyyəsinə keçdikdə şüalanan və ya udulan fotonun enerjisi:

Efoton = En – Ek.

h·νnk = En – Ek.

 

Burada h=6,63∙10-34 C∙san, νnk - şüalanan və ya udulan fotonun tezliyi.

Atom böyük enerjiyə malik olan səviyyədən kiçik enerjiyə malik olan səviyyəyə keçdikdə foton şüalanır. Fotonun enerjisi səviyyələrdəki enerjilərin fərqinə bərabərdir. Və, əksinə, fotonun udulması zamanı, atom kiçik enerjiyə malik olan vəziyyətdən böyük enerjiyə malik olan vəziyyətə keçir.

Bor – hidrogen atomunun hər bir stasionar vəziyyəti üçün enerji qiymətlərini hesablayıb. 

 

Hidrogen atomunun ən aşağı enerji səviyyəsində olan vəziyyəti əsas və ya həyacanlanmamış adlanır. Bütün başqa vəziyyətlər isə həyacanlanmış adlanır. Digər atom və ya yüklü zərrəcik ilə toqquşması zamanı və ya fotonu udarkən, hidrogen atomu enerji ehtiyyatı az olan vəziyyətdən enerji ehtiyyatı çox olan vəziyyətə keçir. Hidrogen atomu istənilən həyacanlanmış vəziyyətdən aşağı vəziyyətə keçə bilər ki, bu keçid foton şüalanması ilə müşahidə olunur. Müşahidələr və təcrübələr onu göstərir ki, atom yalnız stasionar vəziyyətlərindəki enerji fərqinə bərabər olan miqdarda enerji şüalayır və ya udur. 

Hidrogen atomunun enerji udması

Hidrogen atomun enerji udması zamanı səviyyələr arasındakı keçid:

 

Hidrogen atomunun enerji şüalaması 

Hidrogen atomunun enerji şüalaması zamanı səviyyələr arasındakı keçid:

 

Balmer seriyası. Hidrogen atomunun yuxarı energetik səviyyədən ikinci energetik səviyyəyə keçidi görünən işığın şüalanması ilə müşahidə olunur. İkinci energetik səviyyədən daha yüksək energətik səviyyəyə keçid isə görünən işığın görünən işığın udulması ilə müşayiət olunur. 

 

Hidrogen atomunun istənilən Ek enerjisi olan səviyyədən enerjisi sıfır olan E=0 səviyyəsinə keçidi atomun ionlaşmasına uyğundur.

Eionlaşma= – Ek.

Atom ionlaşarkən, elektron ilə əlaqəsini itirir.