|
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI
RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZIMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI FARG’ONA FILIALI
SIRTQI BO’LIM
“ELEKTROMAGNIT MAYDONLAR VA TO’LQINLAR” FANIDAN
MUSTAQIL ISH
MAVZU: ELEKTROMAGNIT MAYDONNING NURLANISHI,TO’LQINNING QUTUBLANISHI, CHIZIQLI QUTUBLANGAN TO’LQINLAR,AYLANALI VA ELLIPTIK QUTUBLANISH.
BAJARDI; 733.22 guruh talabasi
ERGASHOVA OLTINOY
REJA :
Elektromagnit toʻlqin
Elektromagnit nurlanishning asosiy xususiyatlari
Radio to'lqinlar
Mikroto'lqinli nurlanish
Ultrabinafsha nurlanish
Turli diapazonlarda elektromagnit nurlanishning xususiyatlari
Yorugʻlik: elektromagnit spektri va fotonlar
Elektromagnit toʻlqinlar — vaqt boʻyicha davriy oʻzgaradigan elektromagnit maydon (oʻzaro bogʻlangan Ye elektr va N magnit maydonlar)ning fazoda chekli tezlik bilan tarqalish jarayoni. Oʻzgaruvchi induksiya oqimi uyurma elektr maydonni, u esa, oʻz navbatida, uyurma magnit maydonni uygʻotadi. Tarqalayotgan elektromagnit maydon Elektromagnit toʻlqinlar deyiladi. Elektromagnit toʻlqinlar Koʻndalang toʻlqinlar boʻlib, vakuumda s=3105^ tezlik bilan tarqaladi.
Elektromagnit toʻlqinlar xossalariga u tarqalayotgan muhit sezilarli taʼsir koʻrsatadi. Elektromagnit toʻlqinlar boshqa ixtiyoriy toʻlqinlar kabi sinishi, toʻla ichki qaytishi, dispersiya, interferensiya, difraksiya hodisalariga uchrashi mumkin. Elektromagnit toʻlqinlarning barcha xususiyatlari, ularning uygʻonish va tarqalish qonunlari Maksvell tenglamalari yordamida toʻla tavsiflanadi.
Elektr zaryadlari va ularning harakati natijasida hosil bo'lgan elektromagnit maydonlar orasida o'zgaruvchan elektromagnit maydonlarning o'z manbalaridan — harakatlanuvchi zaryadlardan eng uzoq masofani bosib o'tishga qodir bo'lgan qismini nurlanish bilan bog'lash odatiy holdir.
Elektromagnit spektr quyidagilarga bo'linadi:
· radio to'lqinlari (Ultra uzun to'lqinlardan boshlab)
· mikroto'lqinli nurlanish
· terahertz nurlanishi
· infraqizil nurlanish
· ko'rinadigan nurlanish (yorug'lik)
· ultraviyole nurlanish
· rentgen nurlari
· qattiq (gamma nurlanish) (pastga qarang, rasmga ham qarang).
Elektromagnit nurlanish deyarli barcha muhitda tarqalishi mumkin.
Elektromagnit nurlanishning asosiy xususiyatlari chastota, to'lqin uzunligi va qutblanish deb hisoblanadi.
To'lqin uzunligi (guruh) nurlanish tarqalish tezligi orqali chastota bilan bevosita bog'liq. Vakuumda elektromagnit nurlanishning guruh tezligi yorug'lik tezligiga teng, boshqa muhitda bu tezlik kamroq. Vakuumdagi elektromagnit nurlanishning fazaviy tezligi ham yorug'lik tezligiga teng, turli muhitlarda u yorug'lik tezligidan kichikroq yoki kattaroq.
Radio to'lqinlari
Λ ning katta qiymatlari tufayli radio to'lqinlarining tarqalishini muhitning atomistik tuzilishini hisobga olmasdan ko'rib chiqish mumkin. Istisno faqat spektrning infraqizil qismiga ulashgan eng qisqa radio to'lqinlardir. Radiatsion kvant xususiyatlari radio diapazoniga ham zaif ta'sir qiladi, garchi ular hali ham hisobga olinishi kerak, xususan, santimetr va millimetr diapazonlarining kvant generatorlari va kuchaytirgichlarini, shuningdek chastota va vaqtning molekulyar standartlarini tavsiflashda, uskunani bir necha Kelvin haroratgacha sovutganda.
Radio to'lqinlari tegishli chastotaning o'zgaruvchan tok o'tkazgichlari orqali o'tganda paydo bo'ladi. Aksincha, kosmosda o'tadigan elektromagnit to'lqin o'tkazgichda unga mos keladigan o'zgaruvchan tokni qo'zg'atadi. Ushbu xususiyat antennalarni loyihalashda radiotexnikada qo'llaniladi.
Ushbu diapazondagi to'lqinlarning tabiiy manbai momaqaldiroqdir. Ular Shumanning turg'un elektromagnit to'lqinlarining manbai ekanligiga ishonishadi.
Mikroto'lqinli nurlanish
Radio va mikroto'lqinlar singari, infraqizil nurlanish (IQ) metallardan aks etadi (shuningdek, ultrabinafsha diapazonidagi elektromagnit shovqinlarning aksariyati). Biroq, past chastotali radio va mikroto'lqinli nurlanishdan farqli o'laroq, infraqizil nurlanish odatda bitta kimyoviy bog'lanishning uchlarida atomlar tebranganda o'zgarib turadigan alohida molekulalarda mavjud bo'lgan dipollar bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Shuning uchun u turli xil moddalar tomonidan so'riladi, bu esa tebranishlar issiqlik shaklida tarqalganda ularning haroratining oshishiga olib keladi. Xuddi shu jarayon teskari tartibda sodir bo'lib, infraqizil diapazonda massiv moddalarning o'z-o'zidan paydo bo'lishiga olib keladi.
Infraqizil nurlanish spektral pastki diapazonlarga bo'linadi. Turli xil bo'linish sxemalari mavjud bo'lsa-da, spektr odatda yaqin infraqizil (0,75-1,4 mkm), qisqa to'lqinli infraqizil (1,4-3 mkm), o'rta to'lqinli infraqizil (3-8 mkm), uzun to'lqinli infraqizil (8-15 mkm) va uzoq infraqizil (15-1000 mkm) ga bo'linadi.
Ko'rinadigan nurlanish (optik)
Ko'rinadigan, infraqizil va ultrabinafsha nurlanish so'zning keng ma'nosida spektrning optik mintaqasi deb ataladi. Bunday hududni tanlash nafaqat spektrning tegishli qismlarining yaqinligi, balki uni o'rganish uchun ishlatiladigan va tarixiy jihatdan asosan ko'rinadigan yorug'likni o'rganishda ishlab chiqilgan asboblarning o'xshashligi bilan bog'liq (nurlanishni fokuslash uchun linzalar va nometall, prizmalar, diffraktsiya panjaralari, nurlanishning spektral tarkibini o'rganish uchun interferentsiya asboblari va boshqalar).
Spektrning optik mintaqasi to'lqinlarining chastotalari allaqachon atomlar va molekulalarning o'z chastotalari bilan, ularning uzunligi esa molekulyar o'lchamlar va molekulalararo masofalar bilan taqqoslanadi. Shu sababli, moddaning atomistik tuzilishi tufayli hodisalar ushbu sohada muhim ahamiyat kasb etadi. Xuddi shu sababga ko'ra, to'lqinlar bilan bir qatorda yorug'likning kvant xususiyatlari ham namoyon bo'ladi.
Optik nurlanishning eng mashhur manbai Quyoshdir. Uning yuzasi (fotosfera) 6000 k haroratgacha isitiladi va yorqin oq nur bilan porlaydi (quyosh nurlanishining maksimal uzluksiz spektri-550 nm — ko'zning maksimal sezgirligi joylashgan "yashil" mintaqada joylashgan). Biz bunday yulduz yaqinida tug'ilganimiz sababli, elektromagnit nurlanish spektrining bu qismi bizning sezgilarimiz tomonidan bevosita qabul qilinadi.
Ultrabinafsha nurlanish
Ultrabinafsha diapazonda chastota oshgani sayin, fotonlar ma'lum ikki tomonlama bog'langan molekulalarni qaytarib bo'lmaydigan kimyoviy qayta tartibga solish uchun etarli energiya (taxminan uchta elektron volt yoki undan ko'p) olib yuradi. The DNK bu doimiy zararga olib keladi. DNK, shuningdek, ultrabinafsha a (UVA) tomonidan ishlab chiqarilgan reaktiv kislorod turlaridan bilvosita zarar ko'radi, uning energiyasi DNKning bevosita shikastlanishi uchun juda kichikdir. Shuning uchun barcha to'lqin uzunliklarida ultrabinafsha nurlar DNKga zarar etkazishi va saratonga olib kelishi mumkin, shuningdek (UVB uchun) terining kuyishi (quyosh yonishi), bu oddiy isitishdan (haroratning oshishi) ancha yomonroqdir. Issiqlik ta'siriga nomutanosib bo'lgan molekulyar shikastlanishga olib keladigan bu xususiyat ko'rinadigan yorug'lik diapazonida va undan yuqori chastotalarga ega bo'lgan barcha EMRLARGA xosdir. Yuqori chastotali EMP ning bu xususiyatlari molekulyar darajada materiallar va to'qimalarga doimiy zarar etkazadigan kvant ta'siridan kelib chiqadi.
Ultrabinafsha diapazonning yuqori qismida fotonlarning energiyasi fotonizatsiya deb ataladigan jarayonda atomdan ajralib chiqishiga olib keladigan elektronlarga etarli energiya o'tkazish uchun etarlicha katta bo'ladi. Buning uchun zarur bo'lgan energiya har doim taxminan 10 elektron voltdan (ev) oshadi, bu 124 nm dan kam to'lqin uzunliklariga to'g'ri keladi (ba'zi manbalar suvni ionlashtirish uchun zarur bo'lgan energiya bo'lgan 33 ev chegarasini yanada aniqroq taklif qiladi). Taxminan ionlanish diapazonidagi energiyalarga ega bo'lgan ultrabinafsha spektrning bu yuqori uchi ba'zan "ekstremal ultrabinafsha nurlanish" deb ataladi. Ionlashtiruvchi ultrabinafsha nurlanish yer atmosferasi tomonidan kuchli filtrlanadi.
Qattiq nurlanish
Rentgen va gamma nurlanish sohasida nurlanishning kvant xususiyatlari birinchi o'ringa chiqadi.
Rentgen nurlanishi tez zaryadlangan zarralar (elektronlar, protonlar va boshqalar) tormozlanganda, shuningdek atomlarning elektron qobig'ida sodir bo'ladigan jarayonlar natijasida yuzaga keladi. Gamma nurlanishi atom yadrolari ichida sodir bo'ladigan jarayonlar, shuningdek elementar zarralarning konversiyasi natijasida paydo bo'ladi.
Turli diapazonlarda elektromagnit nurlanishning xususiyatlari
Elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi to'lqinlarning turini (tekis, sharsimon va boshqalar) aniqlaydigan elektr va magnit maydonlarning vaqtincha bog'liqligi, qutblanish turi va boshqa xususiyatlar nurlanish manbai va atrof-muhit xususiyatlariga bog'liq.
Turli chastotalardagi elektromagnit nurlanish ham modda bilan boshqacha ta'sir o'tkazadi. Radioto'lqinlarning nurlanishi va yutilish jarayonlarini odatda klassik elektrodinamika munosabatlari yordamida tasvirlash mumkin; ammo optik diapazondagi to'lqinlar va ayniqsa qattiq nurlar uchun ularning kvant tabiatini allaqachon hisobga olish kerak.
Turli chastotalardagi elektromagnit nurlanish ham modda bilan boshqacha ta'sir o'tkazadi. Radioto'lqinlarning nurlanishi va yutilish jarayonlarini odatda klassik elektrodinamika munosabatlari yordamida tasvirlash mumkin; ammo optik diapazondagi to'lqinlar va ayniqsa qattiq nurlar uchun ularning kvant tabiatini allaqachon hisobga olish kerak.
Yorugʻlik: elektromagnit spektri va fotonlar
Elektromagnit nurlanish va fotonlarning xossalari
Elektromagnit toʻlqinlar
Elektromagnit nurlanish energiya fazoda tarqalishining koʻplab yoʻllaridan biridir. Yonayotgan olovning issiqligi, quyosh nuri, doktorlar qoʻllaydigan rentgen nurlari, shu bilan birga, mikrotoʻlqinli pechda ovqat pishirish uchun ishlatiladigan energiya – bularning barchasi elektromagnit nurlanishning turlaridir. Ushbu energiya turlari bir-biridan ancha farq qilishi mumkin boʻlsa-da, ularning hammasi toʻlqin xususiyatlariga egaligi bilan bir-biriga bogʻliq.
Agar siz oldin ummonda suzgan boʻlsangiz, allaqachon toʻlqinlar bilan tanishsiz. Toʻlqinlar – maʼlum bir fizik muhitda yoki maydonda tebranish yoki titrashning tarqalishi. Okeandagi toʻlqinning koʻtarilishi va undan keyingi pasayishi bu shunchaki okean yuzasidagi suvning tebranishi va titrashidir. Elektromagnit toʻlqinlar oʻxshash, ammo ular bir-biriga perpendikulyar tebranadigan ta toʻlqindan iboratligi bilan ham ajralib turadi. Toʻlqinlardan biri tebranuvchi magnit maydon; ikkinchisi tebranuvchi elektr maydon. Buni quyidagicha tasavvur qilish mumkin:
Elektromagnit toʻlqinlar tebranuvchi elektr maydon hamda unga perpendikulyar tebranuvchi magnit maydondan iborat. Rasm UC Davis ChemWikiʼdan olindi, CC-BY-NC-SA 3.0
Elektromagnit nurlanish nimaligi haqida asosiy tushunchaga ega boʻlish yaxshi boʻlsa-da, koʻpgina kimyogarlar ushbu turdagi energiya ortidagi fizikaga unchalik qiziqishmaydi va ularni ushbu toʻlqinlarning materiya bilan oʻzaro taʼsiri koʻproq qiziqtiradi. Aniqroq aytganda, kimyogarlar elektromagnit nurlanishning turli shakllari atomlar va molekulalar bilan oʻzaro qanday taʼsirlashishini oʻrganadilar. Ushbu oʻzaro taʼsirlardan kimyogar molekulaning tuzilishi va tarkibidagi kimyoviy bogʻlanish turlari haqida maʼlumot olishi mumkin. Ammo bu haqda gapirishdan oldin yorugʻlik toʻlqinlarining fizik xususiyatlari haqida biroz soʻz yuritishimiz kerak.
Toʻlqinlarning asosiy xususiyatlari: amplituda, toʻlqin uzunligi va chastota
Siz oldin bilganingizdek, toʻlqin chuqurlik (eng pastki nuqta) va doʻnglikka (eng yuqori nuqta) ega. Doʻnglik uchi bilan toʻlqinning markaziy oʻqi orasidagi vertikal masofa toʻlqin amplitudasi deb ataladi. Bu toʻlqinning yorqinligi yoki intensivligi bilan bogʻliq xususiyatdir. Ikki ketma-ket chuqurlik yoki doʻnglik orasidagi gorizontal masofa toʻlqin uzunligi deyiladi. Ushbu kattaliklar quyidagicha ifodalanadi:
Toʻlqinning asosiy xususiyatlari, shuningdek, amplituda va toʻlqin uzunligi. Rasm UC Davis ChemWikiʼdan olindi, CC-BY-NC-SA 3.0.
Yodda tutingki, baʼzi bir toʻlqinlar (jumladan, elektromagnit toʻlqinlar) ham fazoda tebranadi va shuning uchun ular vaqt oʻtishi bilan belgilangan joyni tebratadi. Toʻlqinning tebranish chastotasi deb nomlanuvchi kattalik har bir sekundda fazodagi maʼlum bir nuqtadan oʻtib ketadigan toʻlqinlarning sonini anglatadi; chastotaning SI birligi – gers , bu “bir taqsim sekund”ga teng yoki kabi yoziladi . Siz tasavvur qilganingizdek, toʻlqin uzunligi va chastota teskari proporsionaldir, yaʼni toʻlqin uzunligi qanchalik qisqa boʻlsa, chastota shuncha yuqori boʻladi va aksincha. Bu bogʻlanish quyidagi tenglama orqali berilgan:
bu yerda (yunoncha lambda) toʻlqin uzunligi (metrda, ) va (yunoncha nyu) chastota (Gertsda, ). Ularning koʻpaytma oʻzgarmas yorugʻlik tezligi boʻlib, qiymati ga teng. Bu munosabatlar muhim bir haqiqatni aks ettiradi: toʻlqin uzunligi yoki chastotasidan qatʼi nazar, barcha elektromagnit toʻlqinlar yorugʻlik tezligida harakatlanadi.
Chastota va toʻlqin uzunligi orasidagi bogʻliqlikni koʻrsatish uchun bir misolni koʻrib chiqaylik.
Misol: yorugʻlik toʻlqinining toʻlqin uzunligini hisoblash
Elektromagnit nurlanishning maʼlum bir toʻlqini chastotaga ega.
|
