,
Bu
tenglikdan fotoeffektning qizil chegarasi –
q
aniqlanadi, ya’ni
q
=
A/
h.
Chegaraviy chastota –
ch
tajribada o‘lchanadi, chiqish ishi
A esa
max
=0
bo‘lganda, (2.8) tenglama yordamida hisoblanadi. Eynshteyn tenglamasidan
foydalanib, Plank doimiysi
h ni aniqlash mumkin. Buning uchun yorug‘likning
chastotasini,
A chiqish ishini tajribada topish va
fotoelektronlarning kinetik
energiyasini o‘lchash lozim. Bunday o‘lchash va hisoblashlardan Plank doimiysi
uchun
h=6,63
10
–34
J
s qiymat hosil qilingan. (2.9) ifodaga asosan,
qizil
chegaratushayotgan yorug‘lik intensivligiga mutlaqo bog‘liq emas, chunki
yorug‘lik intensivligi undagi fotonlar sonini xarakterlaydi. Foton energiyasi esa
faqat chastotaga bog‘liqdir. Chiqish ishi turli metallar uchun turlicha bo‘ladi va bir
necha elektron voltni tashkil qiladi. Kaliy, natriy va mis metallarida fotoeffektning
qizil chegarasi (to‘lqin uzunliklarda) tegishlicha 551; 543 va 277
nm ga teng
bo‘lganda chiqish ishi tegishlicha 2,25; 2,28 va 4,48
eV ni tashkil qiladi.
Eynshteyn tenglamasining asosida elektron faqat bitta fotonni yutadi degan
tasavvur yotadi. Lekin intensivligi juda katta bo‘lgan yorug‘liklar uchun fotoeffekt
qonunlari o‘z kuchini yo‘qotadi. Haqiqatdan ham intensivligi juda katta bo‘lgan
yorug‘lik bilan tajriba olib borilayotgan bo‘lsa, metalldagi elektronga bir vaqtning
o‘zida ikkita foton tushishi mumkin. Bu holda elektron yutgan energiya ikkala
foton energiyalarining yig‘indisiga teng. Bunda sodir bo‘ladigan fotoeffektni
ko‘p
fotonli fotoeffekt deb ataladi. Tabiiyki, ko‘p
fotonli fotoeffektning qizil
chegarasikichik chastotalar (katta to‘lqin uzunliklar) sohasiga siljiydi.
Fotoeffektning kvant nazariyasining muvaffiqiyati yorug‘likning kvant tabiatini
namoyon qiluvchi isbotlardan biridir. Keyinchalik yorug‘likning kvant tabiati
ko‘pgina tajribalarda ham tasdiqlandi.
Fotonlar.Foton – yorug‘likning
elementar zarrasi deb tasavvur qilinadi. Issiqlik
nurlanishi, fotoeffekt hodisalari foton tushunchasi asosida tushuntiriladi. Bu
hodisalarni tushuntirishda yorug‘lik energiyasi (ya’ni, elektromagnit energiya)
fotonlarda mujassamlangan, yorug‘lik energiyasi fotonlar ko‘rinishida tarqaladi
degan fikr asos qilib olingan. Foton energiyasi va tebranish chastotasi orasidagi
bog‘lanish
E=hv munosabat bilan aniqlanadi. Energiya
va massaning ekvivalent
qonuni
2
mc
E
,
(2.10)
ifodadan foydalanilgan holda foton massasini aniqlash mumkin:
.
/
2
2
c
h
m
h
c
m
f
f
(2.11)
Kompton effekti. Mikrozarralarning korpuskulyar xususiyatga ega ekanligini
tasdiqlaydigan hodisalardan biri 1923-yilda amerikalik fizik A.X.Kompton
tomonidan kashf etildi va uning nomi bilan
Kompton effekti
deb ataldi. Kompton effekti hodisasi rentgen nurlarining
sochilishi ustida Kompton tomonidan o‘tkazilgan tajriba-
larda aniqlandi. Kompton tajribasi rentgen nurlarining yadro
bilan elektronlari kuchsiz bog‘langan moddalarda (grafit,
parafin va b.) sochilishini kuzatish orqali amalga oshirildi.
Tajriba sxemasi 2.9a-rasmda tasvirlangan.
T – rentgen
trubkasida hosil qilingan rentgen nurlanishlari
F – filtr va
D
– diafragma yordamida ingichka monoxromatik dasta
shakliga keltirilgan holda
sochuvchi modda kristall P ga
tushadi.
K – kristallda ma’lum
θ burchak ostida sochilgan rentgen nurlanishining
to‘lqin uzunligi
SP spektrograf yordamida aniqlanadi. Tajriba natijalari asosida
Kompton sochilgan rentgen nurlari dastasida ikkita
to‘lqin uzunligi mavjudligini aniqladi:
dastlabki
rentgen nurlari to‘lqin uzunligi –
va qo‘shimcha
to‘lqin uzunligi –
'.
' to‘lqin uzunlik
to‘lqin
uzunlikka qaraganda katta (
′>
).
′ ning qiymati
sochilish burchagi
θ ga bog‘liq bo‘lib, sochuvchi
modda tabiatiga bog‘liq emas (
θ –
dastlabki va
sochilgan rentgen nurlari dastalari yo‘nalishlari
orasidagi burchak). Tushayotgan dastlabki va
sochilgan rentgen nurlari to‘lqin uzunliklari farqi
2.9-rasm
(Δ
=
′–
) ning sochilish burchagiga bog‘liqligi quyidagi munosabat orqali
aniqlanadi:
2
2
sin
2
K
,
(2.14)
bunda
K – Kompton doimiysi.
Kompton 1923-yilda Dj.Djensining matematik hisoblashlariga asoslanib,
rentgen nurlari haqida quyidagi g‘oyani ilgari surdi:
rentgen nurlari fotonlar
oqimidan iborat bo‘lib, boshqa zarralar kabi aniq impulsga ega. Fotonlarning
elektronlarda sochilishi foton bilan elektron orasidagi elastik to‘qnashuvdir (foton
– tinchlikdagi massasi nolga teng bo‘lgan zarra). Fotonlarning elektronlarda elastik
sochilishi natijasida fotonlar to‘lqin uzunligining o‘zgarishi hodisasiga
Kompton
effekti deyiladi.
Elektronga tushayotgan rentgen nurlarining energiyasi elektronning atomdagi
bog‘lanish energiyasidan katta bo‘lganda
Kompton effekti kuzatiladi. Bunday holda
elektron erkin deb hisoblanishi mumkin. Rentgen nurlari elektron bilan elastik
to‘qnashganda o‘z energiyasi va impulsining ma’lum qismini elektronga beradi.
Kompton sochilishining energetik va burchak xarakteristikalari elastik to‘qnashuv
uchun energiya va impulsning saqlanish qonunlari orqali aniqlanadi.
