Вавилов- Черенков эффектісі

Ортадағы электронның қозғалу жылдамдығы жарықтың фазалық жылдамдығынан үлкен болғанда ортада Черенков жарығы шығады.

Бұл құбылыс Вавилов-Черенков эффектісі деп аталады. Сәуленің таралу бағыты мен бөлшектің қозғалыс бағыты арасындағы бұрыш келесі формуламен анықталады: .

Жарықтың жұтылуы

Жарық бір ортадан өткенде оның интенсивтілігі кемиді, яғни сол ортада жұтылады. Жарықтың жұтылуы жарық өткен ортаның табиғатына және қалыңдығына тәуелді болады. Егер біртекті ортаның бетіне түскен монохроматты жарық шоғының интенсивтілігі болса, ортадан өткеннен кейінгі интенсивтілігі Бугер-Ламберт заңымен анықталады.

Бугер-Ламберт заңы келесі түрде жазылады:

мұндағы :х-ортаның қалыңдығы, - жұтылу коэффициенті.

Кванттық оптика негіздері

Кванттық оптикада жарықтың бөлшектік қасиеті көрінетін құбылыстар қарастырылады. Бұл құбылыстарға жарық қысымы, Комптон эффектісі, абсолют қара дененің жарық шығаруы және т.б. құбылыстар жатады.

Жылулық сәуле шығару

Денелердің электромагниттік толқын шығаруы, яғни сәуле шығаруы әр-түрлі энергиялардың есебінен болады. Сәуле шығарулардың ішінде ең жиі кездесетіні жылулық сәуле шығару болып табылады.

Дененің ішкі энергиясының есебінен туындайтын электромагниттік сәулелерді жылулық сәуле шығару деп атайды.

Жылулық сәуле шығару кез-келген температурада жүреді. Төменгі температураларда дене тек ұзын толқын ұзындықтағы сәулелер (инфрақызыл сәулелер) шығарады.

Жылулық сәуле шығару сәуле шығаратын денемен термодинамикалық тепе-теңдікте болатын бірден-бір сәуле шығару болып табылады.

Дененің бірлік бетінен бірлік уақыт ішінде барлық бағытта шығарылатын сәулелік энергия мөлшері энергетикалық жарқырауы деп аталады. Өлшем бірлігі .

Егер дененің энергетикалық жарқырауы спектрдің бір алқабына алынса, оны дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілеті деп атайды.

Дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілеті белгілі болған жағдайда энергетикалық жарқырауы келесі түрде анықталады:

Дененің энергетикалық жарқырауы толқын ұзындығы мен температураға тәуелді болады. Өзіне түскен сәулелерді толқын ұзындығына байланыссыз толығымен жұтатын денені абсолют қара дене деп атайды. Абсолют қара дененің жұту коэффициенті бірге тең: .

Жұту коэффициенті бірден кіші дене абсолют қара емес дене немесе қоңыр дене деп аталады: .

Абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілеті толқын ұзындығы мен температураға тәуелді болады:

Неміс ғалымы Кирхгоф дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің сәуле жұтқыштық қабілетіне қатынасы дененің табиғатына тәуелсіз, барлық денелер үшін бірдей, сәуленің толқын ұзындығы мен температураға тәуелді универсал функция болады деген қорытынды жасады, яғни:

мұндағы: - температурасы дене температурасымен бірдей абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілеті.

Бұл заң Кирхгоф заңы деп аталады.

Стефан-Больцман заңы

Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауы термодинамикалық температураның төртінші дәрежесіне тура пропорционал:

мұндағы: - Стефан – Больцман тұрақтысы,

Вин заңы

Абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің ең үлкен мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы оның термодинамикалық температурасына кері пропорционал:

мұндағы: -Вин тұрақтысы, .

Суретте абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің толқын ұзындығына тәуелділік графигі берілген.

Абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің толқын ұзындығы мен температурадан тәуелділігі үшін алынған Рэлей-Джинс формуласы эксперименттік нәтижелерімен өте аз жиілікте ғана сәйкес келеді.

Рэлей – Джинс формуласы келесі түрде жазылады:

Экспериментпен сәйкес келетін функцияны алу үшін неміс физигі Планк бұрынғы классикалық физика заңдарынан өзгеше, жаңа болжам ұсынды. Мұнда ол жарық үздік-үздік энергия порциялары-жарық кванттары (фотондар) түрінде шығарылады, жарық квантының энергиясы тербеліс жиілігіне тура пропорционал екенін ұсынды. Жарық квантының энергиясы

немесе ,

мұндағы: немесе - Планк тұрақтысы.

Планктың қорытынды формуласы:

Сыртқы фотоэлектрлік эффект

Жарықтың әсерінен сұйықтардан және қатты денелерден электрондардың бөлініп шығу құбылысын сыртқы фотоэлектрлік эффект (фотоэффект) деп атайды.

Тәжірибе жүзінде сыртқы фотоэффектінің келесі заңдары ашылды:

1. Фотоэлектрондардың ең үлкен бастапқы жылдамдығы түскен жарықтың тербеліс жиілігімен анықталады, жарықтың интенсивтілігіне тәуелді болмайды.

2. Барлық заттар үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы болады. Сыртқы фотоэффект байқалатын ең үлкен толқын ұзындығын (ең кіші тербеліс жиілігін) фотоэффектінің қызыл шекарасы деп атайды.

3. Катодтан бірлік уақытта ұшып шығатын фотоэлектрондардың саны жарықтың интенсивтілігіне тура пропорционал.

Энергияның сақталу заңын қолдана отырып Эйнштейн фотоэффект заңын алды.

Фотоэффект құбылысы кезінде фотонның энергиясының бір бөлігі шығу жұмысына жұмсалады, ал қалған бөлігі денеден бөлініп шыққан электронның кинетикалық энергиясын арттыруға жұмсалады.

Сыртқы фотоэфект үшін Энштейннің формуласы: