Кванттық механиканың заңдары

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 38 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

І. Кіріспе 2

Қатты дене3

1. 1 Қатты денелердің қасиеті3

1. 2 Кристалдану. Кристалдық денелер4

ІІ. Негізгі бөлім:

2. 1 Сыртқы фотоэффект құбылысы және оның заңдары5-8

2. 2 Фотоэффект теориясы. Эйнштейн теңдеуі9-11

2. 3 Фотонның массасы мен импульсі12-13

2. 4 Жарық қысымы 13-16

2. 5 Фазалық кеңістік17-18

2. 6 Бозе-Эйнштейн және Ферми-Дирактың кванттық статистикалары_18-20

2. 7 Металдағы азғындалған электрондық газдар20-22

2. 8 Жылу сыйымдылығының кванттық теориясы. Фонондар22-24

2. 9 Металдың асқын өткізгіштігі25

2. 10 Қатты денелердің зоналар теориясы26-28

2. 11 Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі29-32

2. 12 Жартылай өткізгіштердің қоспалы өткізгіштігі33-36

2. 13 Металдардың түйісуі37-38

2. 14 Екі жартылай өткізгіштің түйісуі39-41

2. 15 Жартылай өткізгіштердің қолданылуы42-43

ІІІ. Қорытынды 44

IV. Пайдаланған әдебиеттер 45

І. Кіріспе:

Физика - материя қозғалысының жалпы және қарапайым формаларын, қасиеттерін зерттейтін ғылым. Табиғаттағы әрбәр нәсре материя, олайболса, олкеңістік пен уақыт бойынша үнемі қозғалыста болады. Сөйтіп, материя қозғалысының механикалық, молекулалық, электромагниттік, атомдық және ядролық формалары бар.

Физика - табиғаттың алуан - түрлі құбылыстары мен тәжірибелерге негізделген ғылым. Табиғат құбылыстары физикалық шамалар арқылы сипатталады. Физикалық шамалармен тәжірибе жасау негізінде физикалық заңдар ашылады.

Қазіргі уақытта денелердің бір-бірімен өзара әсерлесуінің табиғатта төрт түрлі күші бар. Олар: гравитациялық, электромагниттік, ядролық және әлсіз өзара әсер күштері. Осы күштердің бәрі баықалатын жағдайларды біз Әлемнің шексіз кеңістігінен, Жердегі кез келген денелерден, атомдар мен атомдық ядролардан, элементар бөлшектердің барлық түрленулерінен кездестіреміз.

Физика қазіргі табиғат танудағы озат ғылымдардың бірі болып табылады. Ол ғылымның, техниканың, өндірістің әр түрлі салаларына зор ықпалын тигізіп отыр.

Күрделі өндірістерді автоматтандыру үшін оған епті автоматтық желілер, өндіріс роботтары, басқарушы микрокомпьютерлер және әр түрлі электрондық бақылау - өлшеу аппараттары керек. Осындай жетістіктер техниканың ғылыми негіздері радиоэлектроникамен, қатты дене физикасымен, тағы да қазіргі физиканың бірқатар бөлімдерімен тығыз байланысты.

Қатты дене.

Бізді қоршаған дүниеде денелер көбінесе қатты, сұйық немесе газ тәрізді күйлерде кездеседі. Қатты дене сұйыққа, сонан кейін газға айналуы мүмкін. Ал сұйықтың газға, газдық сұйыққа айналуы мүмкін емес.

Үш күйдің әрбірінде денелердің өзара әрекетінің ерекшеліктері бар.

Қатты күйдегі денелер басқа денелермен өзара әрекеттескенде, өздерінің көлемін және пішіндерін өте аз өзгертеді. Егер екі қатты дене жанасып, тыныштықта тұрса, онда бір денеге сыртқы күш әрекет еткенде, ол бұл әрекетті басқа денеге сыртқы күштің бағытыбойымен жеткізеді дәне деформация туғызады. Күштің тудырған деформациясы жанасу ауданына тәуелді.

1. 1 Қатты денелердің қасиеттері.

Сұйық және газдан қатты дененің ерекшілігі - оған күшті сыртқы күштер әрекет еткенде, дененің көлемі және пішіні өте аз өзгереді. Бұл қасиет қатты дененің атом және молекулалары берік байланысып, олардың өзара арақашықтығының тұрақты болуымен түсіндіріледі. Қатты күйдегі денелер кристалдық және аморфты денелерге бөлінеді.

1. 2 Кристалдану. Кристалдық денелер.

Егер мұзды суық жерден жылы бөлмеге алып келсек, онда біраз уақыт өткеннен кейін ол еріп кетеді. Басқаша айтқанда, қатты күйден сұйық күйге айналады. Бұлай болатын себебі: бөлмедегі жылы ауаның энергиясы мұзға беріледі, сөйтіп, мұз алдымен жылиды да, бірте-бірте ериді. Ал бөлме температурасында қорғасынды ерітуге болмайды. Еріту үшін оны жоғарғы температураға дейін қыздыру керек. Денені қыздыру оның сызықтық және көлемдік өлшемдерінің ұлғаюына әкеліп соқтырады. Қатты денені қыздырғанда, оның температурасы жоғарылап, ішкі энергиясы артады. Сөйтіп, тор түйіндеріндегі бөлшектердің жылулық тербелістерінің энергиясы, яғни тербеліс амплитудасы өседі. Бөлшектер энергиясының өсетіндігісоншалық, ол - бөлшекті тор түйіндерінде ұстап тұрған күштерді жеңіп шығады. Сөйтіп, қатты дененің кеңістік торы бұзылады. Демек, қатты дене сұйыққа айнала бастайды.

Заттың қатты күйден сұйық күйге айналу процесін балқу деп атайды. Балқу процесі әр зат үшін белгілі бір тұрақты температурада ғана орындалады. Осы тұрақты температураны сол заттың балқу нүктесідеп атайды. Әр түрлі дененің балқу нүктесі әр түрлі.

Қатты денені балқытуға кеткен энергияның өлшемі меншікті балқу жылуы деп аталады:

Балқуға кері процесті, яғни сұйықтың қатты денеге айналуын кристалдану деп атайды.

Кристалл атомдары немесе молекулалары - кеңістікте орын алып, олардың өзара орналасуы кеңістікте периодты түрде қайталанатын денелер.

ІІ. Негізгі бөлім:

2. 1 Сыртқы фотоэффект құбылысы және оның заңдары

Электромагниттік толқындарды тапқан неміс ғалымы Генрих Герц 1887 ж. электр ұшқындары пайда болатын вибратор саңылауына ультракүлгін сәулелерімен жарық түсірілгенде электр ұшқындары көбейіп, электр зарядының күшейетіндігін бірінші рет байқаған. Онан кейін ғалымдар осы құбылысты зерттей отырып, мысалы теріс зарядтталған таза мырыш пластинаға ультракүлгін сәулелері түсірілгенде онвң теріс заряды бірте-бірте кеміп, керісінше оң зарядталатындығын анықтады ( 1-сурет) . Осы екі құбылысты заттың бетіне түсірілген жарық әсерінен заттан электрондардың бөлініп шығатындығымен түсіндіруге болады. Олай болса, түскен жарық ықпалынан заттан электрондардың бөлініп шығу құбылысын фотоэлектрлік эффект (фотоэффект) деп атаймыз.

1-сурет 2-сурет

Фотоэффект құбылысын 1888 ж. орыс физигі А. Г. Столетов (1839-1896) тереңірек зерттеді. Мұндай құбылыстар сыртқы фотоэлектрлік құбылыстар деп аталады. Сыртқы фотоэффект құбылысын толығырақ түсіндіру үшін Столетов мынадай тәжірибе жасады ( 2-сурет) . Анод (А)

және катод (К) электродтары бар ішінен ауасы сорылған шыны түтік ток көзімен қосылған. Монохромат жарық сәулелерінің әсерінен катодтан электрондар бөлініп шығады, осындай электрондар фотоэлектрондар , ал олардың ағыны фотоэлектр тогы немесе фототок деп аталады. Тізбектегі фототок гальванометрмен (mA), Б-батарея қоздырған электродтар арасындағы потенциалдар айырымы вольтметрмен V өлшенеді. Шыны түтіктегі катодты толқын ұзындықтары әр түрлі жарық сәулелерімен сәулелендірудің нәтижесінде Столетов мынадай заңдылықтарды қорытындылады:

жарық әсерінен катодтан тек теріс зарядты электрондар бөлініп шығатындығы анықталады;
катодқа күлгін және ультракүлгін сәуелер түсірілсе бұл құбылыстың күшейе түсетіндігі байқалады;
катодтан бөлініп шығатын электрондардың мөлшері катод бетінің жарықталынуына немесе түскен жарық ағынына тура пропорционал болады.

Катод бетінен жарықтың әсерінен тек теріс зарядты электрондар бөлініп шығатындығын 1899 ж. неміс ғалымы Ф. Ленард (1862-1947) және У. Томсон электр және магнит өрістерінде зарядтардың ауытқуы кезінде олардың меншікті зарядын анықтау арқылы дәлелдеді. Кейінірек осы қорытындыны 1922 ж. совет физиктері А. Ф. Иоффе және Н. И. Добронравов зарядталған металл тозаңдарының фотоэлектрлік құбылысын зерттеу арқылы дұрыс екендігін айтты. Енді фотоэффект құбылысының вольт-амперлік сипаттамасын зерттейік. Яғни, фототок күшінің (I _ф ) потенциалдар айырымына (U) тәуелділігін қарастырайық ( 3-сурет) .

3-сурет

Жарық сәулесінің әсерінен катод бетінен ұшып шыққан электрондардың белгілі бір кинетикалық энергиясы болады. Катодқа әсер етуші жарықтың спектрлік құрамы және оның ағынының қуаты тұрақты болса, фототок күші потенциалдар айырымына тәуелді болады, яғни

Үдетуші потенциалдар айырымы (U _r ) артқанда фототокта (I _ф ) артады. Ал үдетуші потенциалдың мәні белгілі бір шамаға жеткенде фототок күші өзінің қанығу мәніне жетеді (I _қ ) . Өйткені катодтан шыққан электрондар түгелімен анодқа жетеді. Сонымен қанығу фототок шамасы фотоэлектрондар санына пропорционал болады:

I _к1 = en, (1)

мұндағы n -катодтан бірлік уақыт ішінде шыққан электрондар саны, e -электрон заряды.

Бұл тәжірибеден, катод пен анод арасындағы аотенциалда айырымы U=0 болғанда да, фототок шамасы нөлге тең болмайды, себебі электрондардың бастапқы ν жылдамдықтарының әсерінен нөлге тең емес кинетикалық энергиясы болады. Сөйтіп фотоэлектрондар электр өрісінің әсерінсіз-ақ осы энергияның арқасында анодқа жете алады. Ал фототок нөлге тең болу үшін катод және анод аралығында тежеуші потенциалдар айырымы U _Т туғызуымыз керек. Сонда осы кездегі фотоэлектрондардың оның тежеуші керннуіне көбейтіндісі олардың бастапқы кинетикалық энергиясына тең болады:

, (2)

мұндағы ν _max -электронның бастапқы максимал жылдамдығы. Сол сияқты жоғарыда айтылған тәжірибеден, фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы мен оның бастапқы максимал жылдамдығы катодқа әсер етуші жарық сәулелерінің тербеліс жилігіне тәуелді, себебі катодтың жарықталуына байланысты. Бұдан фотоэффект құбылысы үшін Столетов мынадай үш заңын тағайындайды.

1. Фотоэлектрондардың алғашқы максимал жылдамдығы фотокатодқа түскен жарықтың интенсивтігіне тәуелді болмай, тек жарықтыі тербеліс жилігіне байланысты анықталады.

2. Бірлік уақыт ішінде катодтан бөлініп шыққан фотоэлектрондар саны түскен жарық интенсивтігіне пропорционал болады (өйткені қанығу тогы жарық ағыны қуатына пропорционал) .

3. Кез келген заттң әлі де болса фотоэффект құбылысын қоздыра алатын жарық жилігін (ν ₀ ) фотоэффектінің қызыл шегі деп атайды.

Сонымен фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы жарықтың тербелістер жилігіне тәуелді болады, өйткені катодқа түскен жарықтың тербеліс жилігі көп болса, электрондардың жылдамдығы да соғұрлым көп болады.

Фотоэлектрлік құбылыстың сыртқы фотоэффектіден басқа да түрлері бар, енді соларды қарастырайық.

Ішкі фотоэффект мазмұнын былайша түсіндіруге болады. Кристалдарға немесе жартылай өткізгіштерге жарық сәулелері түскенде жарық жұтылады да олардың құрамындағы кейбір электрондар сыртқа ұшып шықпағанымен, босанып (зоналар теориясын еске алыңыз) толы зоналардан өткізгіштік зоналарға ауысып қозғалады. Осының нәтижесінде жартылай өткізгіштің электрлік кедергісі кемиді де, электр өткізгіштігі артады. Олай болса, жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады.

Вентильдік фотоэффектіде сыртқы фотоэффект сияқты жарықтың әсерінен заттың бетінен фотоэлектрондар бөлінеді, бірақ олар сыртқа ұшып шықпай, тек тежеуші қабат деп аталатын өте жұқа қабаттан бір беткей ғана өтеді де, сол қабаттың үстіне орнатылған металл пластинаны зарядтайды, сөйтіп фотоэлектрондар тежеуіш қабаттан кері қарай өте алмайды. Ал жарық түскенде жартылай өткізгіш пен металл пластина аралығында электр өрісі болмайды. Мұндай фотоэффектінің негізгі бір қасиеті күн сәулесі энергиясын тікелей электр энергиясына түрлендіруге мүмкіндік береді.

2. 2 Фотоэффект теориясы. Эйнштейн теңдеуі.

Фотоэффект құбылысын Максвеллдің электродинамика заңдарының негізінде түсіндірмек болған пікірлердің бәрі нәтижесіз болды. Электр өрісінде фотоэлектрондардың энергиясы өріс кернеулігіне, ал өріс кернеулігі болса жарық интенсивтігіне тәуелді болады.

Олайц болса, жарық интенсивтігі артқанда электрондардың кинетикалық энергиясы артуға тиіс, бірақ фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы жарық интенсивтігіне байланысты болмай, жарықтың тербеліс жилігіне тәуелді болады. Сонымен қатар электрондар металдан бөлініп шыққанда белгілі бір жұмыс істеледі. Осы жұмыстың шамасын шығу жұмысы (А) деп атайды. Сөйтіп фотоэлектрондар металдан бөлініп шығу үшін жарық толқыны өрісінен электрондарға берілетін энергия мөлшері әлгі шығу жұмысына тең боларлықтай болуы керек. Жарық жилігі фотоэффектің қызыл шегіне сәйкес жиліктен, яғни, кем болмаса, жарық интенсивтігі қаншама аз болғанымен фотоэффект құбылысы байқалады. Сонда жарық интенсивтігі кемігенде тек бөлініп шыққан фотоэлектрондар саны ғана азайып, энергиясы өзгермейді.

Сонымен классикалық физика фотоэффект құбылысын түсіндіре алмады. Бұл құбылысты атақты неміс физигі А. Эйнштейін 1905 ж. Планктың жарықтың үздік-үздік сәулесінің энергия шығаруы жөніндегі идеясын пайдаланып, бірінші рет жарықтың кванттық теориясы негізінде түсіндірді. Эйнштейіннің пікірінше белгілі бір жиліктегі жарық кеңістікте тарала отырып жеке проциялар түрінде зат бетінде жұтылады және шығарылады. Олай болса, жарық тарағанда энергия кванттары ағын түрінде таралады. Яғни жарық энергиясының кванттары фотондар деп аталады. Сонымен жарық ағыны дегеніміз фотондар ағыны болып есептеледі. Сөйтіп жарық квантының энергиясы Планктың идеясымен сәйкес келіп, ол жарықтың тербеліс жилігіне пропорционал болады.

Эйнштейннің пікірінше фотоэффект құбылысы кезінде әрбір электрон жеке әрбір фотонның әсерінен бөлініп шығады. Яғни, әрбір фотоэлектрон тек бір фотон энергиясын жұта алады. Сөйтіп жұтылған фотон энергиясы (һν) фотоэлектронды металл бетінен бөлініп шығатын шығу жұмысына (А _ш ) және оның кинетикалық энергиясына айналады. Олай болса, Эйнштейн теңдеуі мына түрде жазылады

, (3)

Бұл теңдеу фотоэффектіге қатысты негізгі мәселелерді түсіндіруге мүмкіндік береді. Эйнштейнше жарықтың интенсивтігі жарық сәулелерінің кванттар (проциялар) санына пропорционал және металдан бөлініп шыққан фотоэлектрондардың санын анықтайды. Фотоэлектрондардың жылдамдығы Эйнштейн теңдеуі бойынша тек жарық жилігіне және металдың тегі мен оның бетінің күйіне тәуелді шығу жұмысы арқылы анықталады. Ол жарықтың интенсивтігіне байланысты.

Егер жарықтың жилігі ν белгілі бір минимал ν ₀ мәнінен артық болса, онда кез келген зат үшін фотоэффект байқалады. Фотоэлектронды металдан, оған кинетикалық энергия берместен бұрын шығарып алу үшін, А _ш шығу жұмысы істелуі керек. Олай болса, жарық энергиясы бұл жұмыстан артық болуы тиіс

Сөйтіп шектік жиілік ν ₀ - фотоэффектінің қызыл шекарасы деп аталады. Оны мына өрнек арқылы жазамыз:

, (4)

Шығу жұмысы А _ш заттың тегіне тәуелді. Сондықтан әр түрлі заттар үшін фотоэффектінің шектік жилігі (ν ₀ ) түрліше болады. Мысалы, 4 - суреттегі шыны түтік ішінде орналасқан катод (К) және анод (А) электродтары әр түрлі материалдан жасалғандықтан олардың фотоэффект шектік жиліктері әр түрлі болады. Оны тежеуші кернеуі (U _T ) мен фотоэлектрондар жилігінің арасындағы тәуелділік арқылы көрсетуге болады (4- сурет ) . Мұндағы ν ₀ (К) және ν ₀ (А) катод және анод

4-сурет

материалдарының фотоэффект қызыл шектік жиліктері. Ал тежеуші кернеуі мен жилік арасындағы байланысты 2, 3 және 4 өрнектерден мынадай түрде жазуға болады, яғни

, (5)

Эйнштейн теңдеуінен Планк тұрақтысын анықтауға болады. Ол үшін жарық толқынының жилігін (ν), шығу жұмысын (А _ш ) тәжірибе жүзінде анықтап және фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясын өлшеу керек. Сөйтіп, Планк тұрақтысының жылулық сәуле шығару және фотоэффект әдістерімен өлшеп алынған мәндерінің бір-бірімен дәлме-дәл келуі заттардың жарықты шығаруы мен жұтуының үздікті сипаты жөніндегі болжамдардың дұрыстығын дәлелдейді. Әрине, Эйнштейн теңдеуінің дұрыстығын әр түрлі эксперименттар арқылы тексерген. Солардың ішінде өте ерекше мұқият вакуумды сфералық конденсатор әдісін қолданып жасаған - совет физигі П. И. Лукирский (1894-1954) мен С. С. Прилежаев болды.

Егер жарық интенсивтігі өте жоғары болса (мысалы, лазерлік сәулелер шоғы), онда көпфотонды (сызықсыз) фотоэффек қозады. Яғни, металдан бөлініп шыққан фотоэлектрон ббір ғана фотон энергиясы емес, N санды фотондар (N=2, 3, 4, 5, . . . ) энергиясын алады. Ал көпфотонды фотоэффект құбылысын мынадай теңдеу арқылы өрнектеледі:

, (6)

Көпфотонды фотоэффект қызыл шегінің жилігі мынадай:

, (6, а)

2. 3 Фотонның массасы мен импульсі

Жарық шығару және жұтылу кезіндегі энергия һν-ге тең бөлшектер ағыны болып есептеледі делік. Олай болса, сәуле шығару және жұтылу кезінде байқалатын жарықтың қасиеттері корпускулалық (бөлшек) деп аталады. Жарық бөлшегінің өзі фотон немес жарық кванты болып есептеледі.

Сөйтіп, фотоэлектр құбылысынан жарықтың корпускулалық қасиеттері бар екендігі байқалады. Бөлшектер сияқты, фотонныңі да белгілі энергиясының Е=һν порциясы бар. Салыстырмалылық теориясына сәйкес энергия барлық уақытта массамен мына қатыс арқылы Е=mc ² байланысты. Фотонның энергиясы болғандықтан, оның массасы мына түрде анықталады:

, (7)

Фотонның тыныштық күйдегі массасы m ₀ болмайды, яғни ол тыныштықта өмір сүрмейді. Олай болса, (7) өрнектегі анықталатын масса фотонның қозғалыс кезіндегі массасы, фотонның белгілі массасы мен жылдамдығы бойынша оның импульсін табуға болады

, (8)

Фотонның импульсі жарық сәулесімен бағыттас болады. Фотонның заряды және магнит моменті болмайды. Неғұрлым жилігі көп болса, соғұрлым фотонның энергиясы мен импульсі көп болады да, жарықтың корпускулалық қасиетітері соғұрлым айқынырақ байқалады. Планк тұрақтысы аз шама болғандықтан, көрінетін жарық фотондарының энергиясы да аз болады. Мұның дәлелі ретінде совет физигі С. И. Вавиловтың тамаша тәжірибелерінде ең нәзік құрал, адамның көзі бірлік кванттармен өлшенетін жарықталынудың түрліше екендігін сезе алатындығы анықталды.

Сөйтіп, ғалымдар жарықты бөлшектар ағыны деп түсіндірді. Әрине, бұл Ньютонның корпускулалық теориясына қайта оралу сияқты болып көрінеді. Бірақ интерференция, дифракция құбылыстарында жарықтың толқындық қасиеттері білінсе, фотоэлектрлік құбылыста оның корпускулалық қасиеттері білінеді. Сөйтіп жарықтың әрі корпускулалық қасиеттері болатындығынбайқадық. Сонда жарықтың табиғаты екі жақтылы - дуализмдік қасиеттері болады. Жарықтың таралуы кезінде оның толқындық қасиеттері, ал заттармен әрекеттескенде корпускулалық қасиеттері Байқалады. Әрине осының бәрін көзбен көріп байқау мүмкін емес, бірақ шындық. Бұл тек микродүниедегі процестерде болатын ғажайып құбылыстар. Бертін келе екі жақтылық қасиет тек жарыққа ғана тән емес, ол электрондарда да, басқа элементар бөлшектерде де ашылды. Мысалы, электронның корпускулалық қасиеттерімен бірге толқындық қасиеттері де бар. Сол сияқты электрондардың дифракциясы байқалады.

Сонымен микрообъектілердің мұндай ерекше қасиеттері микробөлшектер қозғалысының қазіргі теориясы - кванттық механиканың жәрдемімен түсіндірілді.

2. 4 Жарық қысымы.

Максвелл ұсынған жарықтың электромагниттік теориясы басқа әсерлермен қатар жарыққа қарсы кездесетін тосқауылдарға қысым түсіретіндігін болжап айтқан. Электромагниттік теория бойынша жарық денегіміз электромагниттік толқындардыі бір түрі болғандықтан жарық түскен дененің бетінде электр тогы пайда болады, себебі жарық толқындары өрісі әсерінен дене құрамындағы электрондар өріс бағыты бойынша қозғалады. Ал ток бағыты болса, жарықтың таралу бағытына перпендикуляр болады (5-сурет) . Бұл тоққа жарық толқынының магнит өрісі әсер етеді. Ол күштің бағыты жарықтың таралу бағытына сәйкес келіп, жарық түскен бетке перпендикуляр болады да, жарық дененің бетіне қысым түсіреді.

5-сурет

Жарықтың кванттық теориясының пайда болуы жарық қысымының себебін өте оңай түсіндіруге мүмкіндік береді. Фотондардың импульсі болатынын өткен тақырыпта айттық, олай болса олар өздерін жұтатын денеге өз импульсін береді. Бірақ импульстің сақталу заңына сәйкес дененің импульсі жұтылған фотондар импульсіне тең. Сондықтан тыныштықтағы дене қозғалысқа келеді. Сөйтіп дененің импульсінің өзгеруі Ньютонның екінші заңына сәйкес, денеге күш әсер ететінін білдіреді. Олай болса, жарықтың қысым түсіретін себебі фотонның импульсі бар екендігін дәлелдейді. Енді осы тұрғыдан жарық қысымының шамасын есептеп шығарайық.

Егер де бірлік уақыт ішінде дене бетінің бірлік ауданына перпендикуляр бағытта N фотон түскен болса, онда шағылу коэффициенті r дене бетінен rN фотон шағылып кері серпіледі. Ал фотонның жұтылған бөлігі (1- r) * N болады. Сөйтіп әрбір жұтылған фотоннан денеге p=hν/c мөлшерде импульс ауысады да, барлық жұтылған фотондардан оған (1- r) * N hν/c мөлшерде импульс беріледі. Дене бетінен кері шағылып серпілген фотонның импульс мөлшері 2p=2hν/c болады. Сөйтіп дененің бетіне түскен барлық фотоннан денеге бірлік уақыт ішінде мынадай мөлшерде импульс ауысады:

мұндағы Nhν=E _ж -дене бетінің жарықталынуы, яғни бірлік уақыт ішінде дене бетіне перпендикуляр бағытта түсетін жарық энергиясының ағыны. Егер E _ж /с= шамасын жарық энергиясының көлемдік тығыздығы десек, онда кез келген дененің бетіне перпендикуляр бағытта әсер ететін жарық қысымы мынаған тең болады:

Р _қ _, (9)

Кванттық теорияның негізінде қорытылып шығарылған (9) формула Максвеллдің электромагниттік теориясындағы шамамен сәйкес келіп тұр. Сонымен жарық қысымын әрі кванттық теорияның, әрі толқындық теорияның негізінде өте жақсы түсіндіруге болады.

Енді жарық қысымын қалайша өлшеуге болады осыған тоқталайық.

Жарық қысымы өте аз шама. Мысалы, ашық күндері бір шаршы метрге небәрі 4*10 ^-6 Н күш ғана әсер етеді. Жарық қысымын алғаш рет орыс физигі П. Н. Лебедев 1900 ж. өлшеді.

Лебедевтің приборы, жіңішке шыны қылдың шетіне жеңіл қанатшалар (а, б) жапсырылған өте жеңіл стерженьнен тұрады (6-сурет) .

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.