ЖАРЫҚ ҚЫСЫМЫ

Презентация қосу

18 сәуір

ЖАРЫҚ ҚЫСЫМЫ

Өскенбай Б.Б.
Сабақтың мақсаты:

Жарық қысымы, жарық қысымын
өлшеу тәсілдері туралы негізгі
ұғымдарды қалыптастыру.
Жарық қысымы
Қысым дегеніміз не?

Жарық қысымы дегенді қалай түсінесіңдер?
Жарықтың
электромагниттік
теориясы
1864 жылы шыққан «Электромагниттік
өрістің динамикалық теориясы» атты
Максвеллдің мақаласында алғашқы рет
«электромагниттік өріс» термины пайда
болды.

Джеймс Клерк Максвелл
p=(1+R)ωорт
ρ- шағылу коэффициенті,
ωорт- толқын энергиясының орташа тығыздығы.
Жарық қысымын өлшеу

Атақты физик-экспериментатор
П.Н.Лебедев 1890 жылы
қатты дене бетіне, 1907-1910
жылдары газдарға түсіретін
жарықтың қысымын тәжірибе
арқылы жеткілікті дәрежеде дәл
анықтады.
Лебедев П.Н.
(1866-1912)
Петр Николаевич Лебедев осы эксперименттерді
жасаған кезде біршама қиындықтармен кездесті:
1. Жарық қысымы өте әлсіз болғандықтан құрал
өте жеңіл болу тиіс еді.
2. Өте жеңіл жұқа қанатшалардың қозғалысына газ
кедергі жасады.
3. Жарық әсерінен қатты қызған қара беттерден газ
молекулалары өте үлкен жылдамдықпен ұшады
және қара беттерге көбірек импульс береді.
Бұл құбылыс радиометриялық эффект деп
аталады.
4. Сәулелену нәтижесінде жылынған газда
конвекциялық ағындар пайда болған.
Лебедев радиометриялық эффектісін және
конвекциялық ағындарды азайту үшін
баллонда вакуум орнатты.
Ол баллонға бір тамшы сынапты енгізді.
Сынап буы ауаны ығыстырғаннан кейін,
баллонды сынаптың конденсациялану
температурасына дейін суытты.
Лебедевтің эксперимент жасаған қондырғысы
Айнадан шағылып түскен
жарықтың қысымы ілмекті
белгілі бір бұрышқа бұрады,
яғни оған айналдырушы
момент әсер етеді.
Айналдырушы моментті
ілмекті ілген жіңішке жіптің
ширатылуын өлшеу арқылы
анықтауға болады.
Қара дене үшін Максвелл
формуласындағы ρ=0
болғандықтан, жарықтың қара
бетке түсіретін қысымы ақшыл
бетке түсіретін қысымынан
әлдеқайда (шамамен 1,5 еседей)
аз болуы тиіс.
Лебедев жасаған тәжірибенің
нәтижесі формула бойынша
жасалған есептеулерден
алынған нәтижемен дәл келді.
Максвелл теориясынан шығатын
жарық – электромагниттік толқын
деген қорытындыны дәлелдеуде
Лебедев тәжірибесінің маңызы
зор болды
Крукс радиометрі
Жарықтың кванттық
теориясы
1900 жылы жылулық сәулелену кезінде энергияның
жұтылуын және шығарылуын түсіндіру үшін Макс
Планк жарықтың кванттық теориясын ұсынды.

Планк электромагниттік сәулелену
үздіксіз емес, жеке энергия
үлестері – кванттар түрінде
шығарылады, әр кванттың
энергиясы тербеліс жиілігіне
пропорционал деген болжам
жасады.

(quantum – латын сөзi,
мөлшер дегендi бiлдiредi)
Макс Планк
Кванттық теория тұрғысынан
алғанда жарықтың қысымы
бетке келіп соғылған әрбір
фотонның оған импульс
беретінімен түсіндіріледі.
Кванттық теория тұрғысынан
алғанда жарықтың қысымы
бетке келіп соғылған әрбір
фотонның оған импульс
беретінімен түсіндіріледі.
Жарық дене бетіне перпендикуляр түссін және уақыт бірлігі ішінде
аудан бірлігіне түсетін фотондардың саны n болсын.
Егер шағылу коэффициенті ρ болса, беттен ρn фотон шағылады,
(1-ρ)n фотон жұтылады.

Әрбір шағылған фотон бетке импульс береді,
себебі шағылған соң фотонның импульсі -рфболады.

Жарықтың қысымы n фотонның импульстарының
қосындысына тең:
Өрнекті ықшамдаймыз.

I= nhv– жарықтың интенсивтілігі.

ω- толқын энергиясының тығыздығы.

Осыларды ескере отырып, Максвелдің формуласын аламыз:

р=(1+ρ)ω,
ρ- шағылу коэффициенті,
ωорт- толқын энергиясының орташа тығыздығы.
Жарық – электромагниттік толқын, түскен беттен
жартылай шағылып, жартылай жұтылады.
Жарықтың шағылу және жұтылу дәрежесі түскен
беттің түсіне тәуелді.
Дене бетінен жарықтың шағылу дәрежесін бағалау
үшін оптикада шағылу коэффициенті қолданылады.

Фш- шағылған жарық ағыны,
Фт- түскен жарық ағыны.
Қара бетте жарық толық жұтылады, айналық беттен
толық шағылады.
Егер бет өзі жарық көзі болмаса, шағылу
коэффициенті 1-ден жоғары болмайды.
Неғурлым бет көбірек жарық шағылдырады,
соғұрлым ол ақшылт болып көрінеді.
Әр түрлі беттердің шағылу коэффициентері

Шағылу Шағылу
Беттің түсі Беттің түсі
коэффициенті коэффициенті
Қара 0,04-0,05 Көгілдір 0,45-0,5
Қара- көк 0,10 Ақшылт сұр 0,51-0,72
қоңыр
Сұр 0,06-0,15 Сары 0,5-0,6

Жасыл, қоңыр 0,15-0,2 Ақ 0,83-0,89

Қызыл, 0,2-0,25 Айналық (күміс) 1
қызғылт
Әр түрлі беттердің шағылу коэффициентін дизайн
мамандары өз жұмыстарында қолданады.
ЖАҢА ТАҚЫРЫПТЫ БЕКІТУ

ЕСЕПТЕР ШЫҒАРУ
№1 есеп

Суретте П.Н.Лебедевтің жарық қысымын
өлшеуге арналған құралдың айналатын бөлігі
көрсетілген. Ілмектің айналу бұрышын анықтау
үшін айна қолданылады. Жарық түскен кезде
айнадан шағылған сәуленің b= 1200мм
қашықтықта орналасқан шкала бойынша
ауытқыуы a = 76 мм болса, түскен жарықтың
қысымын анықтаңдар. Диаметрі d= 5 мм қара
және айналық дөңгелектердің айналу осіне дейін
қашықтығы l= 9.2мм. Айналдырушы моменттің
(М ═ kα) тұрақтысы k= 2,2·10-11Нм/рад.
Берілгені: Шешуі:
b= 1200мм=1,2м Жарық қысымын келесі формула
a = 76 мм=7,6·10-2м көмігімен анықталады:
d= 5 мм=5·10-3 м
l= 9.2мм=9,2·10-3м
k= 2,2·10-11Нм/рад. мұндағы F- ауданы S дөңгелекке
р-? әсер ететін жарық қысымының
күші.

мұндағы М – айналдырушы күш моменті,
l-дөңгелектер центрнің айналу осіне дейін
қашықтығы,
α-дөңгелектің айналу бұрышы.
Біз білеміз, егер айна α бұрышқа бұрылса, шағылған сәуле 2 α
бұрышқа ығысады.

Өте кіші бұрыштар үшін
(1)- (3) теңдеулерді бірге шешеміз.
Алынған формуланы өлшем бірлігіне тексереміз.

Қорытқы формулаға сандық мәндерін қоямыз:
№2 есеп

Монохроматтық ( λ=490нм) жарық шоғы дене бетіне
перпендикуляр түседі және р=4,9мкПа қысым
жасайды. Беттің шағылу коэффициенті ρ=0,25.
Уақыт бірлігінде дене бетіне қанша фотон түседі?
Берілгені: Шешуі:

λ=490нм =4,9·10-7м Жарық қысымы келесі формула көмігімен
р=4,9мкПа =4,9·10-6Па анықталады:
ρ=0,25
n-?
мұндағы n- дене бетінің аудан бірлігіне уақыт
бірлігінде түсетін фотондар саны.
Осыдан

мұндағы ν – монохроматты жарық жиілігі.
(1)- (3) теңдеулерді бірге шешеміз

Алынған формуланы өлшем бірлігіне тексереміз.

Қорытқы формулаға сандық мәндерін қоямыз:
№3 есеп

Интенсивтігі 120Вт/м2жарық шоғының дене
бетіне түсіретін қысымы 0,5мкПа болса,
беттің шағылу коэффициенті неге тең?
Берілгені: Шешуі:
Жарық қысымы келесі формула көмігімен
I=120Вт/м2 анықталады:
р=0.5мкПа

ρ-? мұндағы I- дене бетінің аудан бірлігіне уақыт
бірлігінде түсетін барлық фотондардың
энергиясы.
Алынған формуланы өлшем бірлігіне тексереміз.

Қорытқы формулаға сандық мәндерін қоямыз:
Глоссарий

Қазақша Орысша Ағылшынша
Жарық қысымы Давление света The pressure of light

Жарықтың Отражение света The reflection of light
шағылуы
Жарықтың Поглощение света The absorption of light
жұтылуы
Шағылу Коэффициент The coefficient of
коэффициенті отражения reflection
Жарық Интенсивность The intensity of light
интенсивтілігі освещения
“Лебедевтің тәжірибесінен физикада жаңа дәуір
басталды”
Абрам Федорович Иоффе

Жарық қысымының ашылуы жарықтың табиғаты
туралы көзқарасты өзгертті.
Бұл жаңалық жарықты материяда өтетін құбылыс
емес, жеке материалық объект деп қарастыру керек
екенін дәлелдеді.
Үй жұмысы:
§6.8. мазмұндау
Есептер шығару

№1. Бетке қалыпты түскен жарық шоғының қысымы
р=0.2мкПа. Шағылу коэффициенті ρ=0,6. Жарықтың
интенсивтігін анықтаңдар.

№2. Шағылу коэффициенті ρ=0,7, ауданы S=10см2
перпендикуляр бетке әр секунд сайын n=1018 фотон
түседі.Толқын ұзындығы λ═500нм. Жарықтың қысымын
анықтаңдар.
Қолданылған әдебиеттер мен дерек көздері

1. С.Тұяқбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт,т.б.Физика,11-
сыныбына арналған оқулық.
2. nanayna.ru›reshebnik_po_fizike_chertov…vorob
http://www.inoforum.ru/forum/lofiversion/index.php/t73843-
0.html
4. http://rus-eng.org/eng/Lebedev Pyotr Nikolaevich.htm
5. class-fizika.narod.ru
6. lichnosti.net
7. grinevich.ucoz.ru
Сабақтың материалын мына
сайттан алуға болады:

http://moodle.nis.edu.kz
http://www.physic.kz

Ұқсас жұмыстар

Жарықтың қысымы

Жарық

Коллоидты жүйелердің молекула-кинетикалық және оптикалық қасиеттері

Коллоидтық жүйелердің молекула-кинетикалық және оптикалық қасиеттері

Сәуле шығару энергиясы

Қысылған жарықтар

ІШ ҚАБЫРҒАСЫНЫҢ ЖАРЫҚТАРЫ. КЛИНИКАСЫ, ДИАГНОСТИКАСЫ ЖӘНЕ ЕМІ

Өсімдік клетка - осмостық жүйе

Сәуле шығарғыштық қабілеті

Қоректік заттарды тасымалдау

Пәндер