Г. Я. МЯКИШЕВ Б. Б. БУХОВСЕВ ФИЗИКА Китоби дарсї барои хонандагони синфи 11-уми мактабњои тањсилоти умумї Тарљумаи С. Ќодирї Бо тавсияи Вазорати маориф ва илми Љумњурии Тољикистон нашр мешавад Душанбе «ЭР-граф» 2015 ББК 22.3Я72+74.265.1 М-11 Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховсев. Физика (китоби дарсї барои хонандагони синфи 11-уми мактабњои тањсилоти умумї). – Душанбе: «ЭР-граф», 2015. - 368 сањ. Хонандаи азиз! Китоб манбаи василаи ба мардум расонидани донишу маърифат аст. Пас онро эњтиёт кунед, кўшиш кунед, ки ин китоб соли оянда ба дасти хонандагони дигар дар њоли ќобили истифода бирасад. Љадвали истифодаи китоб № Ному насаби хонанда Синф Њолати китоб (бањои китобдор) Аввали Охири соли соли тањсил тањсил 1 2 3 4 5 ISBN 978-99975-46-42-5 © «ЭР-граф», 2015. АНДАРЗ Дар китобњои дарсии физикаи синфњои IХ ва Х сухан асосан аз хусуси физикаи классикї андар миён буд. Ба масъалањои замонавии физика бошад, мо танњо дар мавридњое сарукор гирифта будем, ки сухан дар бораи корбурдњои техникии ин соњаи илм (корбасти асбобњои нимноќилї, истифодаи абарноќилият ва ѓ.) рафта бошад. Ќисми зиёди китоби дарсии «Физика, 11» ба физикаи муосир бахшида шудааст. Ин љо дар бораи назарияи нисбият, назарияи квантї, физикаи њастањои атомї ва заррањои бунёдї сухан хоњад рафт. Дар назари шумо, хонандаи азиз, шояд чунин намояд, ки омў­ зиши мањз њамин ќисми физика аз њама мушкилтар бошад. Вале дар асл боби душвортарин боби «Ларзишњои электромагнитї» аст. Ин душворї бо он алоќаманд аст, ки забони риёзии баёни ќонуниятњои физикаи муосир хеле мураккаб шудааст, яъне мо хоњу нохоњ маљбур мешавем, ки дар мактаби миёна физикаи муосирро танњо дар дараљаи сифатї, ќариб бе корбурди риёзиёт биёмўзем. Аммо назарияи ларзишњо (ё худ навасонот)-ро дар заминаи дониши аз тањлили риёзї андўхтаи шумо амиќтар муоина кардан мумкин аст. Ин масъала ањамияти амалї дорад. Чунончи, назарияи љараёни таѓйирёбанда саропо назарияи ларзишњои электро­ магнитии маљбурї мебошад. Дигар ин ки дар омўзиши физика ворї илми миќдории даќиќ танњо бо тавсифи сифатии рўйдодњои физикї мањдуд шудан нодуруст мебуд. Дар акси њол дар бораи ин илм тасаввури камобеш сањењ њосил кардан муњол аст. Дар физикаи синфи IХ ларзишњои механикї дар доираи содатарин маълумоти риёзї муоина шудааст. Шумо дар оѓози омў­ зиши ларзишњои электромагнитї ба хулосае меоед, ки ларзишњои механикї ва электромагнитї бо њамон як ќонунњои риёзї баён карда мешаванд. Баъд шумо бо тавсифи амиќтари ларзишњо ошно мешавед. Тартиби мутолиаи китоби дарсї ба шумо аз пешгуфтори «Физика, 10» маълум аст. Истифодаи њамон тавсияњо барои шумо дар омўзиши китоби дарсии «Физика, 11» низ судманд меояд. 3 (ИДОМАИ) ЭЛЕКТРОДИНАМИКА Мо дар физикаи синфи Х майдонњои электрикї ва магнитии бо мурури замон таѓйирнаёбанда, яъне май­ донњои электрикї ва магнитии собит (доимї)-ро муои­на кардем. Он љо барои шумо рўшан гашта буд, ки май­ дони электростатикиро заррањои барќаманд (зар­ра­њои электрнок)-и бењаракат, вале майдони магни­тиро њамон гуна заррањои дарњаракат (ё худ љараёни элект­рикї) ба вуљуд меоваранд. Биёед мутолиаи ин мавзўъњоро аз омўзиши май­ донњои электрикї ва магнитии бо мурури замон таѓйир­ ёбанда оѓоз кунем. Боби 1. ИНДУКСИЯИ ЭЛЕКТРОМАГНИТЇ (илќои электромагнитї) Ошкор гардидани њамбастагии майдонњои электрикї ва маг­ нитї басе муњим аст. Майдони магнитии бо мурури замон таѓйир­ ёбанда боиси пайдоиши майдони электрикї мегардаду майдони электрикии бо мурури замон таѓйир­ёбанда – боиси пайдоиши майдони магнитї. Бе ин гуна иртиботи байни майдонњои электрикї ва магнитї зуњу­роти ќуввањои электромагнитї рангоранг намебуд, на мављњои радио вуљуд медошту на рўшної ва на бисёр чиз­њои дигар. § 1. Кашфи индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї) Соли 1821 Майкл Фарадей дар дафтари лаборатории худ чунин навишт: «Магнетизмро ба барќ (электр) табдил додан мебояд». Ва ў баъди 10 сол ба њалли ин масъала муваффаќ гашт. Тасодуфї нест, ки дар роњи кашфи хосиятњои нави таъси­ ро­ти мутаќобили электромагнитї ќадами њалкунандаро бунёд­ гузори тасаввуроти марбут ба майдони электромагнитї Фара­дей нињодааст. Ў ба ягонагии табиати падидањои электрикї шакке надошт. Дар ин љода Фарадей кашфиёте кард, ки он баъдњо за4 минаи эљоди генераторњои табдилдињандаи энергияи механикї ба энергияи љараёни электрикї гардидааст. Бояд гуфт, ки батарењои галванийї, аккумулаторњо (анборањо) ва дигар манбаъњои љараёни электрикї њиссаи ночизи энергияи элект­рикии истеъмолшавандаро њосил мекунанд. Љараёни электрикї, фикр мекард Фарадей, метавонад, ки порчаи оњанро магнитнок кунад. Оё магнит дар навбати худ наметавонад, ки љараёни электрикї ба вуљуд биёрад? Робитаи ин ду падидаро муддати тўлоние ошкор кардан муяссар намегашт. Дар ин роњ дарки мабдаъи асосї баѓоят мушкил буд: фањмидан осон набуд, ки танњо магнити дарњаракат ё май­дони магнитии бо мурури замон таѓйирёбанда метавонад дар ѓалтак љараёни электрикї ба вуљуд биёрад. Њикояти зерин далел аст, ки љодаи машѓулоти илмї чї тасо­ дуфњо дошта метавонад. Ќариб њамзамон бо Фарадей олими суисї (швейтсариягї) Колладон низ мекўшид, ки ба воситаи магнит дар ѓалтак љараёни электрикї ба вуљуд биёрад. Ў галва­нометреро ба кор мебурд, ки аќрабаки сабуке дошт ва он аќра­бак андаруни ѓалтаки асбоб љойгир буд. Барои он ки магнит ба аќрабак асари бевосита надошта бошад, Колладон нўгњои сими ѓалтакро то њуљраи њамсоя кашида, њамон љо онњоро бо галванометр васл кард. Баъд ў магнитро андаруни ѓалтак љой дода, боз ба њуљраи галванометрдор даромад ва ѓайри чашмдошти худ њайрон монд, ки чаро галванометр аз љараёни электрикї нишоне надорад. Аммо агар ў дастёреро маъмури магниту ѓалтак мекарду худ ба мушоњидаи рафтори аќрабаки галванометр мепардохт, бешак, ин кашфиёти аљиб насибаш мегардид. Вале ин тавр нашуд, зеро магнити нисбат ба ѓалтак бењаракат дар занљири ѓалтак њељ гуна љараён ба вуљуд намеоварад. (Колладон дар лањзањои ба ѓалтак даровардан ва аз он баровардани магнит рафтори аќрабаки галванометрро намедид). Моњияти падидаи индуксияи электромагнитї ин аст: дар но­ ќилконтуре, ки ё дар майдони магнитии бо мурури замон таѓйир­ ёбанда бењаракат бошад ё дар майдони магнитии собит (доимї) тавре њаракат кунад, ки адади хатњои индуксияи магнитї (илќои магнитї)-и контурро бурранда таѓйир ёбад, дар он контур љараёни электрикї ба вуљуд меояд. Ин падида 29 августи с. 1831 кашф шуда­аст. (Басе кам воќеъ мешавад, ки санаи ин гуна кашфиёти муњим ба дурустї маълум бошад). 5 Сараввал падидаи индуксияи электромагнитї дар ноќилњое кашф шуда буд, ки нисбат ба якдигар бењаракат мехобиданд ва танњо њангоми кандан ё пайвастани занљир дар онњо љараёни электрикї њосил мегардид. Фарадей ба хубї дарк мекард, ки њангоми ба якдигар наз­ дик бурдан ё аз якдигар дур кардани ноќилњо низ худи њамон натиља (мисли мавриди кандан ва пайвастани занљир) мушоњида мешавад. Дар њамин замина ў таљрибаи дигаре карда, нишон дод, ки њангоми нисбат ба якдигар њаракат додани ѓалтакњо низ дар занљир љараён ба вуљуд меояд. Фарадей, ки бо асарњои Ампер ошно буд, мефањмид, ки магнит љисмест иборат аз маљмўи љараёнњои бисёр ночизи дар молекулањо гардон. Рўзи 17 октябри њамон сол (чунонки дар дафтари лаборатории Фарадей сабт аст), љараёни индуксионие ошкор гашт, ки дар ѓалтак дар лањзаи ба он даровардан ё аз он баровардани магнит ба вуљуд меояд. Њамин тариќ, Фарадей дар муддати њамагї як моњ ќариб њама хусусиятњои муњимтарин падидаи физикї – илќои электромаг­ нитиро дар таљриба дарк кард. Дар замони мо таљрибањои Фарадейро њар кас такрор карда метавонад. Барои ин танњо ду ѓалтак, як магнит, аккумулатор ё батареи галванийї ва як галванометри ба ќадри кофї њассос зарур асту бас. Дар дастгоње, ки дар рас.1,а тасвир ёфтааст, љараёни индук­ сионї дар яке аз ѓалтакњо дар лањзаи кандан ё пайвастани занљири электрикии ѓалтаки дигар (ки нисбат ба ѓалтаки аввал бењаракат аст) пайдо мешавад. Дар таљрибањои дигар љараёни индуксионї дар сурати ба воситаи реостат дар яке аз ѓалтакњо таѓйир додани ќувваи љараён (рас.1,б) ё дар сурати нисбат ба якдигар њаракат додани ѓалтакњо (рас.2,а) ё дар мавриди нисбат ба ѓалтак њаракат додани магнити доимї (рас. 2,б) њосил мешавад. Рас.1 6 а б Рас.2 а б Умумияти алоќаманд бо онро, ки пайдоиши љараёни индук­ сионї дар таљрибањои гуногун ба чї бастагї дорад, њанўз худи Фарадей пай бурда буд. Дар ноќилконтури сарбаст (контури љараённаќлкунандаи сарбаст) њангоми таѓйир ёфтани адади хатњои индуксияи магнитие, ки аз тариќи масоњати мањдудкардаи контур мегузаранд, љараёни индуксионї ба вуљуд меояд. Ва њар ќадре ки адади хатњои индуксияи магнитї зудтар таѓйир пазирад, бузургии љараёни индуксионї њамон ќадр бештар хоњад буд. Дигар ин ки дар ин маврид сабаби таѓйир пазируфтани адади хатњои индуксияи магнитї ањамияте надорад. Ин сабаб ду сарчашма дорад: 1) таѓйироти адади хатњое аз хатњои индуксияи магнитї, ки дар натиљаи дар ѓалтаки њамсоя таѓйир ёфтани ќувваи љараён пайдо шуда, ба сатњи ноќилконтури бењаракат мезананд (рас.1,б) ва 2) таѓйироти адади хатњои индуксия дар натиљаи дар майдони магнитии ѓайриякљинсае, ки зичии хатњои ќуввагиаш дар фазо таѓйир меёбад, њаракат кардани контур (рас. 3). * * * Дар ноќилконтури сарбаст дар сурате љараёни электрикї ба вуљуд меояд, ки контур дар майдони магнитии таѓйирёбанда воќеъ бошад ё дар майдони магнитии доимї тавре њаракат кунад, ки адади хатњои индуксияи магнитии аз тариќи контур гу­ заранда (яъне хатњои ќуввагии ба контур за­нан­да) таѓйирёбанда бошад. Рас.3 7 асосии майдонњои электрикї ва магнитии таѓйирёбанда ? 1. Фарќи аз майдонњои электрикї ва магнитии доимї дар чист? 2. Индуксияи электромагнитї (яъне илќои электромагнитї) чї гуна падида аст? 3. Ноќилконтури сарбаст дар майдони магнитии якљинсаи ба ваќт новобаста бояд чї тавр – пешраванда ё гардишхўранда – њаракат кунад, ки дар он љараёни индуксионї ба вуљуд ояд? §2. Сели магнитї Барои фароњам овардани таърифи миќдории сањењи ќонуни индуксияи электромагнитии Фарадей сели индуксияи магнитї ном мафњумро истифода кардан матлуб аст. Майдони магнитиро дар њар нуќтаи фазо вектори индук­сияи магнитї В тавсиф мекунад. Ѓайр аз ин боз як бузургии дигареро истифода кардан мумкин аст, ки ба ќиматњои вектори В на дар як нуќта, балки дар њама нуќтањои сатњи фаро­ги­рифтаи контури сарбасти њамвор бастагї дорад. Барои ин, биёед, ноќили сарбасти њамворе (контуре)-ро гирем, ки масоњати S дорад ва дар майдони магнитии якљинса воќеъ аст. Кунљи байни нормали n (ба њамвории ноќил) ва самти вектори индуксияи магнитї В-ро бо α ишорат мекунем (рас.4). Сели магнитї (сели индуксияи магнитї)-и Ф аз тариќи сатњи S гуфта бузургиеро мефањманд, ки ба њосили зарби модули вектори индуксияи магнитї В, масоњати S ва косинуси кунљи байни векторњои В ва n баробар аст: Ф = BScosα. (1.1) Њосили зарби Всоsa = Bn соя-тасвир (проек­сия)-и ба нормали n афкандаи вектори индук­сияи магнитиро ифода мекунад. Пас, чунин навиштан мумкин аст: Рас.4. 8 Ф = BnS (1.2) Сели магнитиро чун бузургие шарњ додан мумкин аст, ки он ба адади хатњои индуксияи магнитии ба масоњати S зананда мутаносиб мебошад. Воњиди сели магнитї вебер ном гирифтааст. Сели магнитии баробар ба 1 вебер (1 Вб)-ро майдони магнитии якљинсае ба вуљуд меоварад, ки аз тариќи сатњи нисбат ба вектори индуксияи магнитї амудан воќеъшудаи масоњаташ 1 м2 индуксияи 1 Тл (тесла) дошта бошад. * * * Сели индуксияи магнитї таќсимоти майдони магнитиро дар сатњи фарогирифтаи контури сарбаст ифода мекунад. §3. Самти љараёни индуксионї (љараёни илќої). Ќоидаи Ленс Биёед, акнун масъалаи самти љараёни индуксиониро, ки бисёр муњим аст, рўшан кунем. Ѓалтаке мегирем, ки дар он љараёни индуксионї ба вуљуд меояд ва онро ба галванометр мепайвандем. Ба осонї дидан мумкин аст, ки дар мавридњои ба ѓалтак наздик бурдан ё аз он дур кардани яке аз ќутбњои магнит самти ин љараён таѓйир меёбад (ниг. рас.2,б). Љараёни индуксионї бо магнит як навъ таъсири мутаќобил мекунад – љараён вобаста ба самти худ магнитро љазб мекунад ё ин ки онро тела медињад. Ѓалтаке, ки аз он љараён љорист, ба магнит (магнити соњиби ќутбњои шимол ва љануб) монандї дорад. Самти љараёни индуксионї нишон медињад, ки кадом нўги ѓалтак маънии «ќутби шимол» дорад (хатњои индуксияи магнитї аз њамин ќутб ибтидо мегиранд). Дар асоси ќонуни баќои энергия гуфтан мумкин аст, ки дар кадом маврид ѓалтак магнитро љазб мекунаду дар кадом маврид онро тела медињад. Таъсироти мутаќобили љараёни индуксионї бо магнит. Агар магнитро ба ѓалтак наздик кунем, љараёни индуксионии дар ин маврид дар ѓалтак пайдошаванда самте хоњад дошт, ки магнитро њатман тела медињад. Барои ба якдигар наздик бурдани магнит ва ѓалтак кори мусбат иљро кардан мебояд, яъне ѓалтак монанди магнитест, ки ин ё он ќутбаш сўйи њамон гуна ќутби магнити ба он наздикшаванда нигарон мешавад. Аммо агар ќутбњо якхела бошанд, онњо тела мехўранд. 9 Тасаввур кунед, ки агар акси ин њол воќеї мебуд, њангоми магнитро сўйи ѓалтак бурдан магнит худбахуд ба даруни ѓалтак кашида мешуд. Вале ин хилофи ќонуни баќои энергия мебуд, зеро дар ин маврид энергияи кинетикии магнит меафзуд ва љараёни индуксионї ба вуљуд меомад, њол он ки ин бе сарфи энергия имконпазир нест. Ба иборати дигар гўем, дар ин сурат энергияи кинетикии магнит ва энергияи љараён аз њељ, яъне бе сарфи энергия ба вуљуд меомаданд. Дар сурати дур кардани магнит, баръакс, ба талаби ќонуни баќои энергия бояд ќувваи љазбкунанда пайдо шавад. Дурустии ин хулосаро ба воситаи асбобе намоиш додан мумкин аст, ки он дар рас.5 тасвир ёфтааст. Дар нўгњои милае, ки гирди мењвари амудї озодона гардиш хўрда метавонад, ду њалќаи алуминї (яъне њалќањои ноќили љараён) мањкам карда шудааст. Якеи он њалќањо љойи чокї (љойи буридагї) дорад. Агар магнит­ ро ба њалќаи том наздик барем, дар он љараёни индуксионї ба вуљуд меояд: ин љараён тавре љорї хоњад буд, ки њалќа аз магнит тела мехўрад ва миларо гардиш медињад. Агар магнитро аз њалќа дур кунем, њалќа, баръакс, сўйи магнит љазб мешавад. Магнит бо њалќаи чок таъсири мутаќобил намекунад, зеро дар ин маврид чоки њалќа монеи пайдоиши љараёни индуксионї мегардад. Сўйи ѓалтак љазб шудан ё аз он тела хўрдани магнит ба он вобаста аст, ки љараёни индуксионї дар ѓалтак чї гуна самт дорад. Пас, ќонуни баќои энергия имкон медињад, ки ќоидаи муайян кардани самти љараёни индук­сиониро шакл бандем. Таљрибањои ба якдигар наздик кардан ва аз њам дур бурдани магниту ѓалтак чї тафовут доранд? Гап дар он аст, ки дар мавриди Рас.5. 10 Рас.6. аввал адади хатњои ба печакњои ѓалтак занандаи индуксияи маг­ нитї (ё худ сели магнитї) меафзояду (рас.6,а) дар мавриди дуюм мекоњад (рас.6,б). Зимнан, дар мавриди аввал хатњои индуксияи Вʹ-и майдони магнитие, ки онро љараёни индуксионии дар ѓалтак пайдошуда ба вуљуд овардааст, аз нўги болои ѓалтак берун меоянд (ѓалтак магнитро тела медињад!), вале дар мавриди дуюм, баръакс, он хатњо ба њамон нўги болои ѓалтак мезананд (медароянд). Ин хатњои индуксияи магнитї дар расм бо ранги сиёњ тасвир шудаанд. Ќоидаи Ленс. Ана акнун ба хулосаи асосї расидем: њангоми афзудани сели магнитии ба печакњои ѓалтак зананда љараёни индуксионї тавре љорї мегардад (яъне самте хоњад дошт), ки майдони магнитии зодаи он афзоиши сели магнитии ба печакњои ѓалтак занандаро монеъ мешавад. Дарвоќеъ, хатњои индуксияи Вʹ-и ин майдон муќобили хатњои индуксияи Вʹ-и майдоне равонаанд, ки таѓйироти он боиси пайдоиши љараёни электрикї мегардад. Вале агар сели магнитии ба ѓалтак зананда суст шавад, он гоњ љараёни индуксионї майдони магнитии дорои индуксияи Вʹ-ро ба вуљуд меоварад – дар натиља сели магнитии ба печакњои ѓалтак зананда меафзояд. Њамин аст моњияти ќоидаи умумии муайян кардани самти љараёни индуксионї. Ин ќоида барои њама мавридњо татбиќпазир мебошад. Онро олими рус Э. Ленс муќаррар кардааст. Аз рўйи ќоидаи Ленс љараёни индуксионии дар контури сар­ баст пайдошаванда бо майдони магнитии худ монеи таѓйироти сели магнитие мегардад, ки он њамин љараёнро ба вуљуд овардааст. Ќоидаи Ленсро барои ёфтани самти љараёни индуксионии Ii дар контур ба ин тартиб истифода кардан мебояд: 1) аввал самти хатњои индуксияи магнитии майдони маг­нитии бе­рунї В-ро муайян кардан мебояд; 2) равшан кардан мебояд, ки сели индуксияи магнитии ин майдон аз тариќи сатњи фарогирифтаи контур меафзояд (∆Ф>0) ё мекоњад (∆Ф<0); 3) самти хатњои индуксияи магнитии Вʹ-и майдони магнитии љараёни индуксионї Ii-ро муайян кардан зарур аст. Мувофиќи ќоидаи Ленс ин хатњо дар сурати ∆Ф>0 будан муќобили хатњои В, вале дар сурати ∆Ф<0 будан – ба рафти онњо равона меша­ванд; 4) самти хатњои индуксияи магнитии Вʹ-ро дониста, аз рўйи ќоидаи пармача (ниг. «Физика, 10», §61) самти љараёни индуксионї Ii-ро ёфтан мумкин аст. 11 * * * Самти љараёни индуксионї аз рўйи ќонуни баќои энергия муъайян карда мешавад. Љараёни индуксионї дар њама мавридњо ба василаи майдони магнитии офарандаи худ монеи таѓйироти сели магнитии офарандаи њамин љараён мегардад. 1. Самти љараёни индуксионї (љараёни илќої)-ро чї тавр муайян кардан мебояд? ? 2. Љараёни индуксионї дар мисолњои дар боло муоинашуда кадом сў равона аст? §4. Ќонуни индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї) Ќонуни индуксияи электромагнитиро таърифи миќдорї ме­дињем. Таљрибањои Фарадей нишон дод, ки ќувваи љараёни ин­дуксионї Ii дар ноќилконтур ба суръати таѓйироти адади хатњои индуксияи магнитие (В) мутаносиб аст, ки онњо ба сатњи фаро­гирифтаи ин контур мезананд. Ин нуктаро дар заминаи мафњуми «сели магнитї» шакли даќиќтар додан мумкин аст. Сели магнитиро ба таври аёнї чун адади хатњои индуксияи магнитие тасаввур кардан мумкин аст, ки ба сатњи S мезананд. Бинобар ин суръати таѓйироти адади ин хатњо суръати таѓйироти сели магнитиро ифода мекунад. Агар сели магнитї дар муддати кўтоњи ∆t ба ќадри ∆Ф та­ѓйир пазирад, пас, суръати таѓйироти сели магнитї маънии ∆Ф/∆t хоњад дошт. Бинобар ин хулосаеро, ки бевосита аз таљ­ риба бармеояд, чунин шакл додан мумкин аст: ќувваи љараёни индуксионї ба суръати таѓйироти сели магнитие мутаносиб аст, ки он ба сатњи фарогирифтаи контур мезанад: Ф . Li 2(1.3) q2 t 0 Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и индуксия. зан­ 2Дар 2C Ф љир он гоњ љараёни электрикї меояд, ки ба барќањо i ба вуљуд . t (зарядњо)-и озоди даруни ноќил ќуввањои ѓайр таъсир биёранд. Li 2 q2 Кори ба ќадди контури сарбаст кўчондани барќаи мусбати воњи­ 12 Ii ~ i Ф . t A i υBl sin . q 2 2C L 1 2 qq 2ii 2 2C диро ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ) мегўем. Пас, њангоми таѓйир ёфтани сели магнитии ба сатњи фарогирифтаи контур зананда дар ин контур ќуввањои ѓайре ба вуљуд меоянд, ки таъсири онњо бо ЌуМЭ-и индуксия ном ќувваи муњаррикаи электрикї тав­сиф мешавад. Онро бо εi ишорат мекунанд. Мувофиќи ќонуни Ом барои занљири сарбаст Ii=εi /R аст. Муќовимати ноќил ба таѓйироти сели магнитї бастагї на­дорад. Пас, таносуби (1.3) танњо аз он рў дуруст аст, ки ЌуМЭ-и индуксия ба ∆Ф/∆t мутаносиб мебошад. Ќонуни индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї). Ќонуни индуксияи электромагнитї на барои ќувваи љараён, балки мањз барои ЌуМЭ таъриф дода мешавад. Дар ин гуна таъриф ќонуни номбурда онро ифода мекунад, ки моњияти падидаи индуксияи электромагнитї ба хосиятњои ноќилњо бастагї надорад. Му­вофиќи ќонуни индуксияи электромаг­нитї ЌуМЭ-и индуксия Ф сели магни­ дар контури сар­ ба суръати таѓйироти I iб~аст модулан . Li 2 контур q 2 мезанад: t ба сатњи фаро­гирифтаи тие баробар аст, кион 0 i Ф . t 2 2C Самти гардиш Li 2 q2 Хуб, самти љараёни индуксионї (ё 2 2C Ф аломати ЌуМЭ-и индуксия)-ро аз рўйи i . t ќоидаи Ленс дар ќонуни индуксияи электромагнитї чї тавр ба эътибор ги-L 2ii 1 2qq A рифтан мебояд? 2 2C i υBl sin . q Дар рас.7 контури сарбасте тасвир q ёфтааст. Самти гар­дишеро, ки муќобилиi q Ф lim рафти аќрабаки мусбат i соат аст, Blv sin ме­ . гўем. t 0 t Рас.7 t контур) n бо самНормали сатњ (нормали ти гардиши контурвинти росттоб ташкил медињад. iq Ф l Lii магнитии i магнитии L . В-и майдони Бигзор индуксияи берунї ба C t t ќадди нормали контур равона бошад ва бо мурури замон афзояд. Он гоњ Фʹ>0 ва ∆Ф/∆t>0 хоњанд буд. 1 q сели q магнитие ба Bc 1Ленс B љараёни Аз рўйи ќоидаи индуксионї LC 1 1Њн . A вуљуд меоварад, ки барои он A Ф<0 аст. Хатњои индуксияи В-и 1 май­дони магнитии љараёни индуксионї дар рас.7 1 бо ранги сиёњ c q љараёни q индуксионї тасвир ёфтаанд. Мувофиќи ќоидаи пармача LC E E ба рафти аќрабаки соат (муќобили самти мусбати гардиши кон0 0 t тур) равона аст Бинобар q qm cos t q ин дар t ва ЌуМЭ-и индуксия манфист. I 1 2 πr B0 L Ф . 13 q q m cos 1 t LC ω0 t T co q q q q i Im q Ф . t Li 2 q 2 0 2 2 C ифодаи ќонуни индуксияи электромагнитї барои ифода кардани Ф Ii ~ . ин, ки бузургињои εi ва ∆Ф/∆ti аломатњои гуногун доранд, бояд t аломати «минус» ояд: Li 2 q2 Ф 2 (1.4) 2 C i . t L 1 2 qq 2ii A* * * 2 2C i υBl sin . q Ќонуни индуксияи электромагнитї (1.4)-ро хотирнишон кардан q мебояд, яъне фањмидан мебояд, ки ќувваи муњаррикаи i электрикї q Ф lim i дорад ва Blvсели sin магнитї . (ЌуМЭ)-и индуксионї чї маънї чист. t 0 t t iq Ф l Lii L магнитї) . i индуксияи 1. Сели магнитї (ё худсели чист? C t t Сабаб чист, ки ќонуни индуксияи электромагнитї на барои ќувваи ? 2. љараён, балки мањз барои ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ) 1 q q таъриф дода мешавад? Bc 1B LC 1чї таъриф 1Њн . 3. Ќонуни индуксияи электромагнитї дода шудааст? A A 4. Дар ифодаи ќонуни индуксияи1электромагнитї аломати «минус» 1 c овардан чї зарурат дорад? q q E E 0 0 t § 5. Майдони электрикии t тўфонї LC q qm cos t q Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и индуксия ё дар ноќили 1 дар бењаракате ба вуљуд меояд, Iки он магнитии бо мурури 1 πr 2 Bмайдони 0 q q cos t замон таѓйирёбанда воќеъ аст Lё дар ноќиле њосил мешавад,m ки он LC худ дар майдони магнитї дарњаракат аст (ва њатмї нест, ки ин Ф майдон бо мурури замон таѓйир ЌуМЭ дар ин мавридњо i пазирад). . 1 1 t бузургии он дарq њарду мав­q m sin са­баби гуногуни пайдоиш дорад, аммо LC L рид аз рўйи њамон як ифода – аз рўйи ќонуни (1.4) ёфта ме­шавад. I Биёед, аввал мавриди якумро бинем. L . 1 1 qm cos LC 8 LC Бигзор трансформаторе дошта бошем, ки сохташ дар рас. is t q тасвир ёфтааст. Яке аз печакњои онро B cба занљири љараёни таѓйир­ 1 1Њí =љараён ёбанда пайваста, дар печаки дуюм ба шарте, 1 A њосил мекунем, q q sin t албатта, ки ин печак њам сарбаст бошад, зеро танњо дарmњаминLC 2 LI сурат дар ноќилњои печаки дуюм электронњо ба њаракат меоянд. WM Электронњоро чї гуна ќуввањо ба њаракат медароранд? Ин 1 2 кор­ро худи майдони магнитї (ки ѓалтак дар он воќеъ LC аст) карда 2 наметавонад, зеро ин гуна майдонqтанњо ба заррањои барќа­манд m 14 WP 2C Li 2 WM 2 0 1 Lc q qm cos 0t (заррањои заряднок)-и дарњаракат таъсир дорад (ва аз майдони электрикї мањз бо њамин хусусияти худ фарќ мекунад), вале дар мисоли мо њам ноќилу њам заррањои барќаманди таркиби он бењаракатанд. Ѓайр аз майдони магнитї ба заррањои барќаманд (хоњ њара­ катманд бошанду хоњ не) боз майдони электрикї таъсир меоварад. Аммо майдонњоеро, ки то њол дар бораи онњо сухан рафт (майдони электростатикї ё майдони собит), заррањои барќа­манд, яъне барќањо ба вуљуд меоваранду љараёни индуксионї бошад, дар асари майдони магнитии таѓйирёбанда пайдо мешавад. Ин нукта фикреро пеш меорад, ки электронњоро дар ноќили бењаракат майдони электрикї ба њаракат медарорад ва худи ин майдонро майдони магнитии таѓйирёбанда ба вуљуд меоварад. Пас, барои мо аз ин љо хусусияти нави бунёнї (хусусияти фундаменталї)-и майдони магнитї сар мезанад: Майдони магнитї, агар бо мурури замон таѓйир пазирад, боиси пайдоиши майдони электрикї мегардад. Ба ин хулоса пеш аз њама Љ. Масквелл расидааст. Аз ин нуќтаи назар падидаи индуксияи электромагнитї ба тав­ри нав љилвагар мешавад. Муњимтарин љињати он тавлиди майдони электрикї ба василаи майдони магнитї мебошад. Дар ин маврид буди ноќилконтур (масалан, ѓалтак) моњияти масъаларо таѓйир намедињад. Ноќили дорои захираи электрон­њои озод (ё заррањои дигар) ба мо танњо ин имконро медињад, ки майдони электрикии дар ин сурат пайдошаванда бо осонї ошкор карда шавад. Ин гуна майдон электронњои ноќилро ба њаракат меоварад – дар натиља мављудияти худи майдон ошкор мегардад. Моњияти падидаи индуксияи электромагнитї дар ноќили бењаракат начандон зуњури љараёни индуксионї мебошад, балки пайдоиши майдони электрикиест, ки барќањо (заррањои барќаманд)-ро ба њаракат медарорад. Сохтори майдони электрикие, ки њангоми таѓйир ёфтани майдони магнитї пайдо мешавад, аз сохтори майдони электро­статикї фарќи куллї дорад. Ин майдон бо барќањо бевосита алоќамандї надорад ва хатњои шиддати он аз барќањо ибтидо гирифта ё дар онњо интињо ёфта наметавонанд. Онњо умуман аз ягон љо ибтидо намегиранд ва дар ягон љо интињо намеёбанд, балки хатњои сарбас­ те мебошанд, ки ба хатњои индуксияи майдони магнитї монандї доранд. Ин майдони электрикии тўфонї ном майдон аст (рас. 9). 15 Ба љои истеъмол Ба манбаъ Рас.8 Рас.9 Њар ќадре ки индуксияи магнитї зудтар таѓйир пазирад, шид­ дати майдони электрикї њамон ќадр бештар меояд. Аз рўйи ќои­ даи Ленс дар сурати (∆B/∆t)>0 будан (яъне афзудани индук­сияи магнитї) самти вектори шиддати майдони электрикї Е бо самти вектори В винти чаптоб ташкил медињад. Ин он гуна маънї дорад, ки њангоми бо самти хатњои шиддати майдони электрикї гардидани винти чаптоб кўчиши винт сўйи пеш бо самти вектори индуксияи магнитї як хоњад буд (ниг. рас.9). Дар сурати суст, яъне (∆B/∆t)<0 шудани индуксияи магнитї, баръакс, самти вектори шиддати Е бо самти вектори В винти росттоб ташкил медињад. Хатњои ќуввагии шиддати Е ва љараёни индуксионї њамсамт мебошанд. Ќувваи аз тарафи майдони электрикии тўфонї ба барќа (заряд)-и q таъсиркунанда (ки ќувваи ѓайр аст) мисли пештара F=qE аст. Вале бар хилофи майдони электрикии собит (статсионарї) кори майдони тўфонї барои роњи сарбаст сифрї нест. Инро фањмидан душвор нест, зеро њангоми ба ќадди хатти сарбасти шиддати майдони электрикї кўчидани барќа (ниг. рас.9) кор барои њама ќитъањои роњ њамон як аломат дорад. Ин њам фањмост, зеро ќувва ва кўчиш њамсамтанд. Кори майдони электри­ кии тўфонї њангоми ба ќадди ноќили сарбасти бењаракат кўчондани барќаи воњидии мусбат ададан баробари ЌуМЭ-и индуксионї дар њамин ноќил аст. Љараёнњои индуксионї дар ноќилњои пурмасса (калон). Ља­раён­ њои индуксионї хусусан дар ноќилњои пурмасса бузургии зиёд до16 ранд, зеро муќовимати ин гуна ноќилњо кам аст. Ин љараёнњоро, ки љараёнњои Фуко ном гирифтаанд (ба исми муњаќќиќи онњо олими фаронсавї Љ. Фуко), барои тафсонидани ноќилњо исти­фода кардан мумкин аст. Сохти кўрањои индуксионї (печњои илќої) бар истифодаи њамин љараёнњо асос ёфтааст. Кўрањои индуксионї хусусан барои дар шароити вакуум гудохтани филизот (металлњо) истифодабобанд. Аммо дар бисёр дастгоњњо пайдоиши љараёнњои Фуко боиси талафи бењудаи энергия мегардад. Аз ин рў маѓзањо (дилакњо)-и трансформаторњо, муњаррикњои электрикї, генераторњо ва монанди инњоро на яклухт, балки иборат аз вараќањои ало­њидаи ойиќшуда (изолатсияшуда) месозанд. Вараќањо (ё сафњачањо) бояд тавре љой дода шаванд, ки сатњи онњо амудан ба самти вектори шиддати майдони электрикии тўфонї воќеъ шавад. Танњо дар њамин сурат муќовимати вараќањо ба љараёни электрикї зиёди зиёд хоњад буд. Татбиќи ферритњо (аз лот. ferrum – оњан). Дастгоњњои радио­ электронї дар соњаи басомадњои баѓоят баланд (миллионњо ларзиш дар як сония) амал мекунанд. Истифодаи маѓзањои вараќвараќ дар ин гуна асбобњо самарбахш намеояд, зеро љараёнњои дар сатњи њар вараќа пайдошавандаи Фуко ќимати зиёд дошта метавонанд. Ба ёд меорем, ки дар китоби «Физика, 10» (§ 66) дар бораи ферритњо ном моддањои ойиќ (изолатор) маълумоти мухтасаре омада буд. Њангоми чаппа магнитнок кардани1 ана њамин гуна моддањо љараёнњои Фуко ба вуљуд намеоянд. Пас, дар ферритњо энергияи электрикї талаф намешавад. Њамин аст, ки маѓзањои трансформаторњои баландбасомад, мављрабоњо (антенњо)-и магнитии транзисторњо ва амсоли инњоро мањз ферритї месозанд. Барои сохтани маѓзањои ферритї омехтаи хокањои заруриро аввал фишурда, баъд гирифтори амалиёти њароратї мекунанд. Ѓайр аз ин, њангоми якбора (зуд) таѓйир додани майдони маг­ нитї дар ферромагнетики муќаррарї љараёнњои индук­сионие ба вуљуд меоянд, ки майдонњои магнитии онњо бо та­ќозои ќоидаи Ленс монеи таѓйироти сели магнитї дар маѓ­заи ѓалтак мегардад. Ба њамин сабаб сели индуксияи магнитї амалан таѓйир на1. Чаппа гардонидани самти магнетиш (магнитнокшавї)-и моддањои ферромаг­ нитї ва ферримагнитї бо таъсири майдони магнитии берунї (С. Ќ.). 17 мепазирад ва маѓза чаппа магнитнок на­мешавад. Дар ферритњо љараёнњои Фуко хеле сустанд. Њамин аст, ки ферритњоро бо осонї (зуд) чаппа магнитнок кардан мумкин аст. * * * Дар баробари майдони электрикии кулонии потенсиалї май­ дони электрикии тўфонї низ вуљуд дорад. Хатњои шиддати ин май­дон сарбастанд. Майдони тўфонї зодаи майдони магнитии та­ѓйирёбанда аст. 1. Табиати ќувваи ѓайре, ки дар ноќили бењаракат љараёни индук­ (љараёни илќої) ба вуљуд меоварад, чї гуна аст? ? 2. сионї Майдони электрикии тўфонї аз майдони электростатикї ё майдони собит (статсионарї) чї тафовут дорад? 3. Љараёнњои Фуко чї гуна љараёнанд? 4. Ферритњо дар муќобили моддањои ферромагнитии муќаррарї чї бартарї доранд? §6. Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и индуксия дар ноќили њаракатманд Агар ноќил дар майдони магнитии замонан (нисбат ба ваќт) доимї дарњаракат бошад, он гоњ сабабгори пайдоиши ЌуМЭ-и ин­ дуксия дар ноќил на майдони электрикии тўфонї (ки дар ин маврид ба вуљуд омада наметавонад), балки чизи тамоман дигар аст. Њангоми дар майдони магнитї њаракат кардани ноќил бар­ ќањои озоди он њамроњаш њаракат мекунанд ва ба он бар­ќањо аз тарафи майдони магнитї ќувваи лоренсї таъсир меоварад. Мањз њамин ќувва аст, ки барќањои даруни ноќилро њаракат медињад. Пас, ЌуМЭ-и индуксионї табиати магнитї доштааст. Биёед ЌуМЭ-и индуксияро дар ноќиле бањодод кунем, ки он дар майдони магнитии якљинса дарњаракат аст (рас.10). Бигзор, тарафи MN-и дарозиаш l-и контур бо суръати доимии υ ба ќадди тарафњои NC ва MD билаѓзад ва дар ин маврид ба та­рафи DC њамеша мувозї (параллел) бимонад. Вектори индуксияи магнитї В-и майдони якљинса нисбат ба ноќил равиши амудї дорад ва бо самти суръат кунљи α ташкил медињад. 18 Ќуввае, ки майдони маг­ нитї бо он ба зарраи барќа­ манди дарњаракат таъсир меоварад (ниг. §65-и «Физика, 10»), модулан баробари (1.5) Рас.10 Ф Ii ~ . 2 Li q 2 t ќувваи Лоренс 0 мебошад ва ба ќадди ноќили MN равона аст. Кори 21: 2C дар тўли роњи l мусбат аст вачунин ёфта мешавад Ф i . t A=F l=|q|υBsinα. FL = |q|υBsinα Li 2 q2 MN Ќувваи муњаррикаи элект­рФ икии индуксия дар 2 ноќили 2C . мувофиќи таъриф ба нис­бi ати кори кўчониши барќаи q бар буt зургии ин барќа баро­бар мебошад: L 1 2 qq 2ii A 2 2C (1.6) i υBl sin . q qаст, ки Ин ифода барои њар гуна q Фноќили l-дарозиеi дуруст lim i Blv . υ дарњаракат он дар майдони магнитии якљинса бо sin суръати аст. t 0 t t Дар ноќилњои дигари контур ЌуМЭ сифрї аст, зеро он ноќилњо iq бењара­катанд. Пас, ЌуМЭ дар саросари баробари Ф l контури MNCD Lii i ба шарте L ки .суръати њаракат εi аст ва доимї мемонад, Cυ собит t t L бошад. Дар ин маврид љараёни электрикї меафзояд, зеро њангоми 1 тур кам сўйи рост кўчидани ноќили MN муќовимати умумии кон­ q q Bc 1B мешавад. LC 1 1Њн . Aиндуксияро A Аз тарафи дигар, ЌуМЭ-и ба воситаи ќонуни 1 1 индук­сияи электромагнитии (1.4) мумкин аст. c бањодод кардан q q Дар­воќеъ, сели магнитии ба контури MNCD зананда баробари LC E E 0 Ф=BScos(90°−α)=BSsinα 0 t q qm cos t n q t кунљи байни аст, ки ин љо кунљи 90°−α вектори В ва нормали ба сатњи контур асту (рас.11) 1 S2– масоњати контури MNCD. Агар 1 I ваќт πr B0(t=0) ноќили MN гўем, ки дар лањзаи аввали CD q азqноќили t m cos L дар масофаи NC мехобад (ниг. рас.10), пас, дар кўчиши ноќил LC Ф i Лоренс аст. . Дар баробари ќувваи лоренсии 1. Ин кори нопурраи ќувваи 1 (1.5) t вуљуд дорад, ки муќобили q суръатиqњара­ љузъе аз њамон ќувваи лоренсї низ m sin LCва кори кати ноќил υ равона аст. Ин љузъ монеи њаракати ноќил мегардад ман­фї иљро мекунад – дар натиљакори I пурраи ќувваи лоренсї сифрї мешаis L . вад. 1 t q Bc A q q m sin 1Њí = 1 2 LC qm cos 19 1 t LC 1 t LC 1 t LC Ii ~ Ф . Li 2 q 2 t масоњати S бо мурури замон чу- 0 2 2C Фнин таѓйир меёбад: i . S=l(NC–υt). t 2 2 Дар муддати ∆tLiмасоњати qкон – тур ба ќадри ∆S= lυ∆t таѓйир ме­ 2 2C Ф i ёбад. . Аломати минус онроифода t мекунад, ки ин масоњат бо мурури Рас.11 L 1 њамин 2 qq 2ii Дар A замон кам мешавад. 2 меёбад. 2C Пас, i ќадри ∆Ф=−Blυ υBl sin .∆tsinα таѓйир муддат сели магнитї ба εi бояд чунин ифода карда qшавад: Ф i Blv sin . t q q t 0 t i lim Агар контури MNСD дар майдони магнитии якљинса iq дар­ Ф l Lii нисбат ба њаракат бошад ва рафти худ)-ро i худ (ориентатсияи L . C t индуксия t вектори В нигоњ дорад, ЌуМЭ-и дар контур сифрї мешавад, зеро сели магнитии ба масоњати фарогирифтаи 1 контур q q зананда таѓйир намеёбад. Bc 1B 1 1Њн њаракат . контур дарLCноќилњои Шарњ ин аст. Њангоми A кардани A 1 MN ва CD ќуввањое (ниг. ифодаи (1.5)) ба вуљуд меоянд, 1 ки ба c qтаъсир q электронњо дар самтњои аз N ба M ва аз C ба D меоваLC E ранд. Кори умумии ин ба рафти гашти соат Eќуввањо дар сурати 0 0 контур ё муќобили он гардидани сифрї аст. t q q cos t q t m * * * 1 1 2 I дарπноќилњое, r B0 q q m магнитии cos t ЌуМЭ-и индуксионї ки дар майдони L LC доимї дарњаракат њастанд, аз њисоби ба электронњои озоди ноќил Ф пайдо мешавад. таъсир овардани ќувваи лоренсї i ? t . q 1 q m sin LC 1. Ќувваи лоренсї ба чї баробар I аст ва он чї гуна самт дорад? is L . ноќили дар майдони магнитии 2. ЌуМЭ-и индуксияе, ки дар 1 t q ба чї бастагї qm cos таѓйирёбанда њаракаткунанда ба вуљуд меояд, LC дорад? Bc 1Њí = 1 A §7. Микрофони электродинамикї q q m sin 1 t LC Дар китоби «Физика, 10» шумо LI 2 бо баландгўяки электродинами­ W M кие шинос шудед, ки лаппишњои љараёни электрикиро1 ба ларзишњои 2 савтї табдил медод. Табдилоти баръакс, яъне табдили LC ларзишњои 20 WP WM qm2 2C Li 2 0 1 Lc q qm cos 0t 1 t LC 1 t LC савтии њаво ба лаппишњои љараёни элек­ трикї дар микро­фон амалї шудааст. Микрофон (аз калимањои юнонии micros – хурд ва phone – садо) дар радио­ шунавонї, телевизион, дар олатњои таќ­ вияти садо, робитањои телефонї ва ѓ. ис­тифодаи бисёр дорад. Кори яке аз маъмултарин микро­ фон­њо – микрофони элект­ро­динамикї Рас.12. бар падидаи индуксияи электромагнитї (яъне илќои электромагнитї) асос ёфтааст. Сохти микрофони номбурда чунин аст: пардаи полистиролии тунуки 2 ё вараќаи алуминї бо ѓалтаки савтии 1 (аз сими борик) сахт мањкам карда шудааст (рас.12); ин ѓалтак дар фо­силаи њалќашакли магнити доимии пурзўри 3 љой дода мешавад; хатњои индуксияи магнитї (илќои магнитї) амудан ба њамвории печакњои ѓалтак равонаанд. Мављи садо пардаи полистиролї ва ѓалтаки бо он алоќамандро ба ларзиш медарорад. Печњои ѓалтак дар май­дони магнитї њаракат мекунанд ва дар онњо ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и индуксия ба вуљуд меояд. Дар натиља дар нўгњои ѓалтак волтажи таѓйирёбандае њосил мешавад, ки љараёни электрикиро дар занљири микрофон ларзиш медињад. Ин ларзишњоро таќвият дода, ба занљири баландгўяк равона кардан ё онњоро дар тасмаи магнитофон сабт гардондан мумкин аст. Микрофони электродинамикї сохти сода дорад, камњаљм ва бобаќо аст. Ин навъ микрофонњо ларзишњои фосилаи басо­мадии 50−10 000 Њз (њертз)-ро чандон тањриф намекунанд. Микрофонњои навъи дигар низ истифода мешаванд. * * * Дар баландгўяк ќувваи Ампер ѓалтак ва ларзпардаи бо он ало­ ќа­мандро ларзиш медињад. Дар микрофон ларзиши ларзпарда ба ѓал­таки љунбишпазир дода мешавад ва дар он љараёни индуксионї (љараёни илќої) ба вуљуд меояд. Оё ба сифати љузъи њассоси микрофон яке аз рўяњои конденсаторе- ки бо таъсири мављи садо ларзиш хўрда метавонад, истифода ? ро, кардан мумкин аст? 21 §8. Худ-индуксия (худ-илќо) Агар дар занљири ѓалтак љараёни таѓйирёбанда љорї бошад, сели магнитии аз тариќи ѓалтак гузаранда таѓйир меёбад. Бинобар ин дар худи њамон ноќиле, ки аз он љараёни таѓйирёбанда љо­рист, ќув­ ваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и индуксия пайдо ме­шавад. Ин падидаро худ-индуксия гуфтаанд (аз рўи «self-induction»-и инглисї ва «самоиндукция»-и русї). Худ-индуксия (илќои худбахудї, худ-илќо). Њангоми рўй додани падидаи худ-индуксия ноќилконтур ду вазифа дорад: њам аз тариќи он љараёни воќеигардонандаи индуксия љорї мешавад ва њам дар он ЌуМЭ-и индуксионї εi ба вуљуд меояд. Аз рўйи ќоидаи Ленс дар лањзаи афзоиши љараён шиддати майдони электрикии тўфонї муќобили љараён самт дорад. Пас, дар ин лањза майдони электрикии тўфонї монеи афзоиши љараён мегардад. Ва баръакс, њангоми кам шудани љараён майдони тўфонї онро «дастгирї» мекунад. Ин боис мегардад, ки њангоми пайвастани занљири дорои манбаи ЌуМЭ-и доимї ќимати муайяни ќувваи љараён на якбора, балки (бо мурури ваќт) тадриљан муќаррар шавад (рас. 13). Аз тарафи дигар, њан­гоми кандани занљир љараён дар контурњои сарбаст якбора (онан) ќатъ намегардад. ЌуМЭ-и дар ин маврид пайдошавандаи худ-ин­дуксия назар ба ЌуМЭ-и манбаъ зиёдтар буда метавонад, зеро њангоми кандани манбаъ таѓйироти љараён ва майдони магнитї басе зуд рўй медињад. Падидаи худ-индуксияро дар таљрибањои содае мушоњида кардан мумкин аст. Дар рас.14 тарњи пайвасти мувозї (пайвасти параллелї)-и ду лампаи якхела оварда шудааст. Якеи онњо ба манбаъ ба воситаи муќовимати R ва лампаи дуюм паёпай бо ѓалтаки L (ки маѓзаи оњанин дорад) пайвастанд. Баъди васл кардани калид лам­ паи аввал ќариб дафъатан дар­ме­ гираду лампаи дуюм – каме дертар. Сабаб ин аст, ки дар зан­љири ин лампа ЌуМЭ-и худ-индуксия ќимати зиёд дорад ва аз ин рў Рас.13. 22 Рас.14. Рас.15. ќувваи љараён то ќимати зиёдтарини худ на якбора мерасад. Падидаи њангоми кандани занљир пайдо шудани ЌуМЭ-и худиндуксияро дар таљрибаи дар рас.15 тасвиршуда мушоњида кардан осон аст. Баъди кушодани калид дар ѓалтаки L ЌуМЭ-и худиндуксияе ба вуљуд меояд, ки ба љараёни ибтидої зам шуда, онро зиёд мекунад. Бинобар ин дар лањзаи кандани калид аз галва­ нометр љараёне љорї мегардад (аз R ба A), ки муќобили љараёни занљир (аз L ба R) равона аст. Ќувваи љараёни њангоми кандани калид пайдошаванда назар ба ќувваи љараёне, ки аз галванометр гоњи баста будани калид љорї мешавад, зиёд буда метавонад. Ин он гуна маънї дорад, ки ЌуМЭ-и худ-индуксия εi назар ба ЌуМЭ-и силсилаи батарењо ε зиёд буда метавонад. Шабоњати байни худ-индуксия ва инерсия (яъне худ-илќо ва шасти њаракат)1. Падидаи худ-индуксия ба падидаи механикии инерсия монандї дорад. Буди инерсия, яъне шаст доштани њаракат2 дар он зоњир мегардад, ки љисми «љабр»бинанда бо таъсири ин ё он ќувва ба ин ё он ќимати суръат на якбора, на онан, балки оњиста-оњиста соњиб мешавад, яъне љисми дар­њаракатро бо вуљуди истифода кардани њар гуна ќувваи зиёд якбора нигоњ доштан илољ надорад (барои ин муддати муайяни ваќт зарур аст). Монанди њамин, гоњи пайвастани занљир ќувваи љараён ба ин ё он ќимати худ на якбора, балки баъди ин ё он муддат мерасад, яъне баробари аз занљир људо кардани ман­баи љараён асари он 1. Ин љо ба сифати муодили тољикии истилоњи «инерсия» калимаи «истимрор»ро низ, ки дар эљодњои бузургњои адабиётамон дучор меояд ва маънии бо як равиш рафтан, давом ёфтан, идома ёфтан дорад, гирифтан мумкин аст. Вале мо ба њамин маънї калимаи «шаст»-ро пазируфтанї њастем, зеро ки бо мафњуми «ќувва» иртиботи равшантар дорад (С. Ќ.). 2. Иловаи мо (С.Ќ.). 23 ба якборагї нест намешавад, зеро ба сабаби мављудияти падидаи худ-индуксия љараён дар занљир баъди кандани манбаъ низ ин ё он муддат боќї мемонад (бо вуљуде ки занљир муќовимат, яъне сабаби монеъшаванда дорад). Дигар ин, ки барои зиёд кардани суръати њаракати љисм ба таќозои ќонунњои механика кор иљро кардан мебояд. Лекин њан­ гоми тормоз хўрдан худи љисм кор иљро мекунад. Мисли њамин, барои дар занљир ба вуљуд овардани љараён муќобили майдони электрикии тўфонї кор иљро ќатъ гар Фкардан зарур меояду гоњи I i ~ кори. мусбат иљро ме­кунад. 2 дидани љараён ин майдон Li q 2 t 1 индуксияи 0 Индуктивият (худ-илќої) . Модули В-и вектори 2 2C Ф майдони магнитии офаридаиљараён ба ќувваи љараён мута­носиб i . мебошад. Азбаски сели магнитї Ф ба В мутаносиб аст, пас, ин t 2 тавр навиштан масъаларо равшантар месозад: Ф~В~I. Li Бар њамин q2 Ф асос метавон гуфт, ки 2 2 C i . (1.7) Ф=LI t 1 аст. Ин љо L зариб (коэфисент)-и мутаносибииL байни 2 qq 2ii љараёни A контурї ва сели магнитиест, азsin тариќи 2 мегузарад. 2C Бу i ки υBl . контур q ё худ зариби худ - индуксияи контур зургии L индуктивияти контур q ном дорад. i lim q Ф Дар асоси ќонунииндуксияи ваt ифодаи (1.7) электромагнитї Blv sin . 0 t i t мумкин аст: ин гуна таносуб њосил кардан i iq Ф l Lii (1.8) L . C t t ба шарте ки шакли контур бетаѓйир монад ва сели магнитї танњо 1 q q B c пазирад, яъне индукти­ 1B таѓйир аз њисоби таѓйироти ќувваи љараён LC 1 1Њн . вият ададан баробар будааст ба худ-индуксияе, ки он дар A ЌуМЭ-и A 1 натиљаи дар контур дар муддати 1 ёфтани c 1с ба ќадри 1Аqтаѓйир q ќувваи љараён ба вуљуд меояд. LC E Индуктивият (яъне электргунљойиш ба E худ-илќої) мисли 0 0 t шаклу андозањои ноќил вобаста аст, вале ба ќувваи q љараёни qm cos t дар q t ноќил шоранда бастагии бевосита надорад. Индуктивият ѓайр 1 2 1 πr B0 q m cos «индук- t L Бояд гуфт, ки мафњумњоиq«индуксия», 1. Индуктивность; self-inductance. LC I тивият» ва «худ-индуксия» («илќо», «худ-илќо», «худ-илќої») ба њамдигар Фбаъзе мавридњо якеи онњоро дар маќоми то он љо наздикї доранд, ки дар i аст ва. мањз њамин аст, ки таълими мавзўъњои 1 дигаре ба кор бурдан мумкин t q q m sin алоќаманд бо падидаи илќо душворињо пеш меорад (С.Ќ.). LC 24 is L I . t 1 Bc q 1 t LC 1 1 qm cos t LC LC i t . A i υBl sin . q 2C 2 L 1 2 qq 2ii 2 2C аз омилњои геометрї ба хосиятњои магнитии муњите низбастагї q i lim q дорад, ки ноќил дар он воќеъФ гаштааст. i Blv sin . t 0 t Воњиди индуктивият дар Манзумаи байналмилалии воњидњо t (SI) њенрї ном гирифтааст (ба исми олими амрикої Љ.Њенрї) ва iq Ф индуктивияти l бо Њн ишорат мешавад. Ноќиле 1 Њн Liдорад, i ки дар L . i t ќадри t 1А таѓйир ёфтаниCќувваи он дар сурати дар муддати 1сба љараён ЌуМЭ-и худ-индуксияи 1В ба вуљуд ояд: 1B Bc 1 1Њн . A A 1 c q 1 q LC 1 q Падидаи худ-индуксия дар электротехника ва радиотехника LC E Eрафти љараёни 0электрикии таѓйир­ёбанда басе муњим аст, зеро ба 0 t q боби qm 2cos t q t асари намоён дорад. (Аз ин хусус муфассалтар дар сухан хоњад рафт). I 1 2 πr B0 L* * * q q q m cos 1 t LC Дар сурати таѓйир ёфтани ќувваи љараёни аз тариќи ноќил шо­ Ф . ранда дар он ноќил майдони электрикии тўфонї ба вуљуд меояд. i 1 Ин t q электронњо q m sin майдон њангоми афзудани ќувваи љараён монеи ња­ракати LC мегардад, вале њангоми кам шудани ќувваи љараён электронњоро I мешитобонад. L . is ? t q 1 1 qm cos t LC LC 1. Падидаи худ-индуксия (худ-илќо) чї маънї дорад? Bc 1Њí = 1 электрикии тўфонї нисбат ба равиши 2. Хатњои шиддати майдони 1 A q шудани q m sin ќувваи t љараёни дар ноќил шоранда њангоми каму зиёд LC љараён чї гуна самт мегиранд? LI 2 WM ноќил чї мазмун дорад? 3. Мафњуми индуктивияти 1 2 чї бузургї пазируфта 4. Ба сифати воњиди индуктивият шудааст? LC 5. Ќувваи муњаррикаи электрикии худ-индуксия ба чї баробар аст? 2 q WP m 2C §9. Энергияи майдони магнитии љараён 0 1 Lc Биёед энергияи љараёни электрикии аз тариќи ноќил шорандаро Li 2 q qm cos 0 t W M муайян кунем. Мувофиќи ќонуни баќои энергия энергияи майдони 2 магнитии офаридаи љараёни электрикї ба энергияе баробар аст, q ω 02маркази q 2 2 ки онро манбаи љараён (батареи галванийї, генератори Li q W љараён барќ ва ѓ.) барои офариниши сарф мекунад. Њангоми ќатъ C ё он шакл хориљ мешавад. 1 гардондани љараён ин энергия2 дар2ин v T Li 2 q 2 qm2 I2 W L m 2 2C 2C 2 0T 2 k xm2 0 1 t LC 2 2v 25 t t q 3,5 10 5 cos 4 πt Ф BS cos Биёед 2nt аввал бифањмем, ки барои офариниши љараён энергия 1 q сарф кардан, яъне кор иљро кардан чї зарурат дорад? Шарњ ин LC Ф њангоми ВScos2nt аст: пайвастани занљир, ваќте ки љараён меафзояд, дар ноќил майдони электрикии тўфоние пайдо мешавад, ки зидди Ф ВScost майдони электрикии дар ноќил офаридаи манбаи љараён амал мекунад. Барои ба вуљуд овардани љараёни ќуввааш I манбаи cos t ќуввањои e Ф бояд ВSмуќобили ВS sin t майдони m sin tтўфонї кор иљро куљараён над. Ин энергия барои зиёд кардани энергияи майдони магнитии uљараён U m sin t мешавад. сарф Њангоми кандани занљир љараён нест мешавад ва майдони uтўфонї U m cos t кори мусбат иљро мекунад. Энергияи захирашудаи љараён мегардад. iхориљ I m sin t c Ин аз он љо аён аст, ки њангоми кандани занљири дорои индуктивияти зиёд шарораи пуртавоне пайдо мешавад. Ифодаи энергияи љараёне (I)-ро, ки дар занљири дорои индукu U m cos t тивияти L љорист (яъне энергияи майдони магнитии љараёнро), аз ќиёси байни индуктивият ва инерсияи љисм (яъне шасти њаракати u U cos t ондар ки mмо дар бораи I m cos t §8 сухан рондем, навиштан мумкин iљисм), R R аст. Агар падидаи худ-индуксия ба хосияти инерсиядории љисм U монанд I m m бошад, пас, индуктивият дар рафти тавлиди љараён бояд њамонRгуна маќом дошта бошад, ки масса (яъне љирм) дар мавриди афзудани P I 2 R суръати љисм дар механика дорад. Роли суръати љисмро дар электродинамика ќувваи љараён I (чун бузургии ифода­ку­ нандаи p i 2 R њаракати барќањо (зарядњои электрикї)) мебозад. Агар чунин бошад, пас, энергияи љараён W-ро ба энергияи 1 љисм cos 2(дар механика) mυ2/2 монанд кардан ва ин хел кинетикии 2 cos навиштан мумкин аст: 2 I m2 1 1 22 p R 1 cos 2 t I m2 R LI I m R cos 2 t W= 2 2 2 (1.9) Дар натиљаи њисобукитоби назарї низ барои энергияи љараён мањз њамин ифода њосил шудааст. Њамин тариќ, дар формулаи (1.9) энергияи љараён ба воситаи мушаххаса (характеристика)-и геометрии ноќил L ва ќувваи љараёни дар он шоранда I ифода шудааст. Аммо худи њамин энергияро ба воситаи мушаххасаи майдон низ ифода кардан мумкин аст. Њисобукитоб нишон медињад, ки зичии энергияи майдони маг­нитї (яъне энергияи воњиди њаљм) ба квадрати индуксияи маг­ 26 нитї мутаносиб мебошад, мисли он ки зичии энергияи майдони элект­рикї ба квадрати шиддати майдони электрикї мутаносиб аст. * * * Майдони магнитии зодаи љараёни электрикї соњиби энер­гияест, ки он ба квадрати ќувваи љараён мутаносиб мебошад. ? 1. Барои ба вуљуд овардани љараён манбаъ бояд энергия сарф Фкунад Ii ~ . – ин чї асос дорад? t 2. Энергияи љараёни электрикї ба чї баробар аст? i §10. Майдони электромагнитї Ф . t Ф Ii ~ . Li 2 Љ.Максвел дар роњи тањќиќи хосиятњои майдони t электромагни­ Ф i таѓ­ . тї ин гуна пурсиш пеш гузошт: модом ки майдони магнитии 2 t Ф йирёбанда майдони электрикї ба вуљуд оварда i тавонад, . пас, магар t падидаи акси ин воќеї буда наметавонад? Ба гуфти дигар, ма­ A .Li 2 υ Bl sin гар майдони электрикии таѓйирёбанда, дар навбати худ, майдони i 2 q Ф магнитї зода наметавонад? Ана њамин мулоњиза, i ки .бар ягонагии t табиат табиат, бар низоми «ботинї» ва њамоњангии ќонунњои Ф асос i Blv sin L . ёфтааст, бунёди фарзияи Максвелро ташкил медињад. 2ii t A 2 υBl sin . q хўрдани майдони Ф l Пайдоиши майдони магнитї њангоми таѓйир i L . q t ti электрикї. Максвел тахмин кард, ки падидаи номбурда бояд воќеї Ф lim i таѓйир Blv sin . t 0 бошад. Дар њама мавридњои бо мурури замон t ёфтани майдо­ ни электрикї майдони магнитї ба вуљуд меояд. Хатњои индуксияи Bc 1B 1 . iq электрикиро Ф 1Њнl фаро магнитии ин майдон хатњои шиддати май­ д они ALii i L . 1 A C мегиранд (рас.16), мисли он ки хатњои шиддати майдони электрикї t t c хатњои индуксияи магнитии та­ѓйир­ёбандаро фаро мегиранд. Аммо 1 E 1B( E B0 c) самти q0 q акнун гоњи афзудани шиддати майдони электрикї LC 1 1Њн . t A t A 1 вектори индук­си­яи майдони магнитии дар ин маврид пайдоша1 c 1 q ванда В бо самти вектори Е винти росттоб ташкилI медињад. πr 2 B0 LC E L E 0 Њангоми костани шиддати майдони электрикї ( ) самти 0 t q qm c t Ф индуксияи магнитї В бо вектори Е винти чаптоб ташкил i медињад. . t 1 I πr 2 B0 27 q q co m L I L . Ф is t i . 1 t q L Bc i Рас.16. Рас.17. Мувофиќи фарзияи Максвел майдони магнитиро, масалан, њангоми барќаманд (заряднок) кардани конденсатор баъди сарбаст кардани занљир на танњо љараёне, ки дар ноќил љорист, балки майдони электрикии фазои байни рўяњои конденсатор низ ба вуљуд оварда метавонад (рас.17). Зимнан, майдони элект­рикии таѓйирёбанда њамон гуна майдони магнитї ба вуљуд меоварад, ки дар мавриди дар байни рўяњои конденсатор љорї будани љараёни электрикии монанди љараёни электрикии ноќилї пайдо мешавад. Кашфи таљрибавии мављњои электромагнитї дурустии фарзияи Максвелро тасдиќ кард. Буди мављњои электромагнитї танњо он гуна замина дошта метавонад, ки майдони магнитии таѓйирёбанда майдони электрикии таѓйирёбанда тавлид гардонаду майдони электрикии таѓйирёбандаи пайдошуда, дар навбати худ, майдони магнитии таѓйирёбанда ба вуљуд биёрад ва ѓ. Њаќиќату воќеият низ њамин аст. Майдони электромагнитї. Баъди кашфи робитаи мутаќо­били майдонњои таѓйирёбандаи электрикї ва магнитї равшан гашт, ки ин майдонњо људо-људо, бе якдигар, новобаста ба як­дигар вуљуд дошта наметавонанд. Майдони магнитии таѓйирёбандаро бе он ки дар айни замон дар фазо майдони электрикии таѓйирёбанда пайдо шавад, ба вуљуд овардан имкон надорад. Ва баръакс, майдони электрикии таѓйирёбанда бе њамин гуна майдони магнитї вуљуд дошта наметавонад. На камтар муњим ин аст, ки майдони электрикї бе майдони маг­нитї ё майдони магнитї бе майдони электрикї танњо нис­бат ба системаи сарњисоби муайян вуљуд дошта метавонанд. Чунончи, зарраи барќаманди ќарор танњо майдони электрикї ба вуљуд 28 Рас.18. Рас.19. оварда метавонад (рас.18). Вале мо бояд онро ба эъти­бор гирем, ки он зарра нисбат ба системаи муайяни сарњисоб ќарор аст. Аммо нисбат ба системањои сарњисоби дигар мета­вонад дарњаракат бошад ва, аз ин рў, майдони магнитї њам ба вуљуд биёрад (рас. 19). Айнан њамин тавр, дар системаи сарњисоби алоќаманд бо маг­нит танњо майдони магнитї зоњир мегардад. Вале мушо­њиде, ки нисбат ба магнит дарњаракат аст, майдони электрикиро низ ошкор карда метавонад. Гап дар он аст, ки дар системаи сарњисоби нисбат ба магнит њаракаткунанда майдони магнитї бо мурури замон ба ќадри ба магнит наздик шудани мушоњид (ё аз магнит дур шудани ў) таѓйир меёбад. Ва майдони маг­нитии замонан таѓйирёбанда майдони электрикии тўфонї њосил мекунад. Пас, он фикр, ки дар ин ё он нуќтаи фазо танњо майдони элек­ трикї ё танњо майдони магнитї вуљуд дошта метавонад (агар нагўем, ки он майдонњо нисбат ба кадом системањо муоина меша­ ванд) фикри бемаънї мебуд. Вуљуд надоштани майдони электрикї дар системаи сарњисоби дорои магнити ќарор њаргиз он гуна маъ­ нї надорад, ки гўё майдони электрикї вуљуд надошта бошад. Мав­ људияти ин майдонро нисбат ба њар гуна системаи сарњисобе, ки нисбат ба магнит дарњаракат мебошад, ошкор сохтан мумкин аст. Майдонњои электрикї ва магнитї њарду якљоя зуњуроти як майдони том – зуњуроти майдони электромагнитї њастанд. Майдони электромагнитї шакли махсуси њайуло (материя) аст, майдоне аст, ки таъсироти мутаќобили заррањои барќамандро воќеї 29 мегардонад. Ин майдон воќеан (яъне новобаста ба мо, новобаста ба дониши мо дар бораи он) вуљуд дорад. Вале вобаста ба он, ки рўйдодњои электромагнитї дар чї гуна системаи сарњисоб муоина мешаванд, ин ё он љињати майдони электромагнитї зоњир мегардад. Њама системањои инерсиалии сарњисоб (яъне системањои шастии сарњисоб) баробарњуќуќ њастанд. Бинобар ин ягон зуњуроти мушоњидашавандаи майдони электромагнитиро бартарї додан дуруст нест. * * * Мувофиќи фарзияи Максвел майдони электрикии таѓйир­ёбан­да хосияти майдонофаринандагї дорад ва майдони магнитии таѓйир­ ёбанда ба вуљуд меоварад. Майдони электромагнитї май­дони ягонаи том аст ва вобаста ба системаи муоинашавандаи сарњисоб ин ё он хосияти худро зоњир мегардонад. ? 1. Майдони магнитї дар натиљаи чї гуна фарояндњо ба вуљуд меояд? 2. Агар гўем, ки дар ин ё он нуќтаи фазо танњо майдони электрикї ё танњо майдони магнитї вуљуд дорад, сухани мо сањењ ва муайян намеояд. Чаро? Намунаи њалли ду масъала 1. Контури росткунљаи ABCD дар майдони магнитии љараёне, ки дар ноќили рости дароз љорист, сўйи пеш мекўчад (рас.20). Самти љараёни дар контур индуксияшуда (илќошуда)-ро барои мавриди аз сим (ноќил) дур шудани контур муайян кунед. Ба контур чї гуна ќуввањо таъсир меоваранд? Њал. Вектори В-и индуксияи магнитии майдони магнитии љараёни I аз мо амудан сўйи њамвории контур равона аст. Дар сурати аз сим дур шудани контур сели магнитии ба масоњати контури ABCD зананда кам мешавад (∆Ф<0). Пас, вектори В-и индуксияи магнитии љараёни Ii аз рўйи ќоидаи Ленс монанди вектори В аз мо сўйи контур равона аст. Аз рўйи ќоидаи пармача фањмидан душвор нест, ки љараёни индуксионии дар контур пайдошаванда ба рафти аќрабаки соат љорист. Таъсири мутаќобили љараёни контурї бо љараёне, ки дар ноќили ростхатта љорист, боиси пайдоиши ќуввањое мегардад, 30 ки онњо ба ноќилњои контур таъсир меоваранд. Ќоидаи дасти чапро истифода карда, дидан мумкин аст, ки ин ќуввањо, аввалан, масоњати ќоб (рамка)-ро зиёд карданї шуда, он (ќоб)-ро кашида медоранд ва, сониян, ќувваи натиљавие ба вуљуд меоваранд, ки сўйи ноќили росткунља самт дорад. Ф Њарду таъсирот «мекўшанд», Ii ~ . 2 ки монеи кам шудани сели магнитии Liгузаранда q2 t аз тариќи контур 0 бошанд. 2 2 C Ф i . 2. Њалќаи абарноќилї дар майдони t магнитии якљинсае воќеъ 2 q2 аст, ки индуксияи он аз сифр то Во меафзояд. Хатњои Li индуксияи Ф равонаанд. Ќувваи майдон сўйи њамвории њалќа (амудан) 2 љараёни 2C i . индуксиониеро ёбед, ки дар њалќа бавуљуд меояд. Радиус (шуоъ)-и t њалќаро баробари r гиреду индуктивияти онро – баробари L L. 1 A υBl sin . i Њал. Азбаски муќовимати њал­ q 2 2ii 2C 2 qq ќа баробари сифр аст, пас, ќувваи q i lim q муњаррикаи электрикї низ дар онФ i Blv sin . t 0 t бояд сифрї бошад. t Дар акси њол аз рўйи ќонуни iq Ф l Ом ќувваи љараён андарњалќа Lii L . i C t бе­андоза зиёд мебуд. Пас, таѓйи­t роти сели магнитии майдони маг­ 1 нитии берунї модулан баробари 1B B c Рас.20.q q LC 1 . таѓйироти сели офаридаи1Њн љара­ A A 1 ёни индуксионї мебошад (вале аломати ба он муќобил дорад): 1 c Ф аз 0 то πr2Bqмеафзояду ∆Ф=L∆I. Азбаски дар ин маврид сели q o o LC E љараёни индуксионї аз 0 то I таѓйир меёбад, пас, E 2B0=LI t 0 πr q qm cos t q t o хоњад буд, ки аз ин љо: I 1 2 πr B0 L i Ф . t 1 t LC q q m cos 1 1 q m sin LC 1. Калиди дар рас.1,а тасвиршударо мепайвандем. ДарLC ин I аз боло нигарем) муќобили лањза љараён дар ѓалтаки поёнї (агар L . Ѓалтаки болоро бењаракат 1 1 гашти аќрабаки соат равонаisмебошад. t q qm cos t мепиндорем. Љараён дар ин ѓалтак кадом сў равона аст? LC LC Машќи 1 1Њí = 1 Bc A WM LI 2 2 q 31 q q m sin 1 1 t LC 2. Магнитро (рас.2,б) аз ѓал­ так берун мекашанд. Љараёни индуксионї дар ѓалтак кадом сў равона мешавад? 3. Магнитеро (рас.5) ба њал­ ќаи яклухт наздик мекунанд. Ља­ра­ёни индуксионї дар њалќа ка­дом сў равона мешавад? 4. Ќувваи љараён дар ноќили Рас.21. 00ʹ (рас.20) майли кам шудан дорад. Самти љараёни индуксиониро дар контури бењаракати АВСD ва самти ќуввањои ба њар як тарафи контур таъсироварандаро ёбед. 5. Њалќаи филизї ба ќадди маѓза (дилак)-и ѓалтаки дар рас. 21 тасвиршуда озодона њаракат карда метавонад. Ѓалтак дар занљири љараёни доимї пайваст аст. Дар лањзањои пайвастан ва кандани занљир чї падида рўй медињад? 6. Ќувваи љараён дар ѓалтак мутаносибан ба ваќт меафзояд. Вобастагии ќувваи љараён ба ваќт дар ѓалтаки дигаре, ки бо ѓалтаки якум ба таври индуктивї пайваст (яъне илќопайваст) мебошад, чї гуна «рафтор» хоњад дошт? 7. Дар кадомин мавриди зерин ларзиши аќрабаки асбоби магнито-электрикї зудтар ќарор мегирад: ваќте ки ноќилњои пайвасткунандаи асбоб бо якдигар васл шуда бошанд ё ваќте ки онњо аз њам људо бошанд? 8. Сели магнитие, ки ба ноќил­контури муќовиматаш 0,03 Ом меза­над, дар муддати 2с ба ќадри 0,012 Вб таѓйир ёфт. Таѓйироти селро доимї гуфта, ќувваи љараёни дар ноќил пай­дошавандаро ёбед. 9. Њавопаймо бо суръати 900 км/ст парвози уфуќї мекунад. Дурии нўгњои болњои њавопайморо 12 м ва модули љузъи амудии индуксияи магнитии майдони магнитии Заминро 5·10−5 Тл гирифта, фарќи потенсиалњоеро ёбед, ки дар байни нўгњои болњо ба вуљуд меояд. 10. Ќувваи љараён дар ѓалтаки дорои индуктивияти 0,15 Њн ва муќовимати бисёр ками r баробари 4А аст. Ѓалтакро бо резистори муќовиматаш R>>r мувозипайваст (пайвасти параллелї) карданд. Агар манбаи љараён аз занљир ба якборагї канда шавад, дар ѓалтак ва резистор чї ќадр гармо људо мешавад? 32 i A υBl sin . q Ф i Blv sin . t Муњимтарин хулосањои боби якум 2 2ii 2C 2 qq q q t 0 t i lim iq Ф l Аввал худи шумо бикўшед, кимуњимтарин Liiин ­бобро i L . нуктањои Ф C t . дафтари t физика сабт ба хотир биёред. Хулосањои худро кунед. I i ~ дар 2 q2 Li t Онњоро ба бандњои алоњида таќсимбандї кунед. Баъд ба муойинаи 1 0 хулосањои мо, ки ин љо оварда шудаанд, пардозед ваqонњоро 2 qбо 2C B c 1 B Ф LC 1Њн . хулосањои худ муќоиса кунед. i A . 1 A t элек­ 1 электромагнитї (илќои 1. Моњияти падидаи индуксияи Li 2 1 q 2 c тро­магнитї) ин аст, ки дар контури сарбаст дар натиљаи таѓйироти q q Ф 2 ќувваи сели магнитии ба сатњи фарогирифтаи контур зананда LC 2C E . E i 0 t 0 индуксионї муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и ба вуљуд меояд. t q њамин qm cos t 1 t q Кори генераторњои тавлидсозандаи љараёни электрикїLбар 2 qq 2ii A падида асос ёфтааст. Мувофиќи электромагнитї 2 2C i 1ќонуни 2υBlиндуксияи sin . 1 q πr B0 I индуксионї дар контури сарбаст ЌуМЭ-и ба суръати qбоаломати q m cos t L q «ми­нус» гирифташудаи таѓйироти сели магнитї баробар i мебошад: qLC Ф lim i Ф Blv sin . t 0 t i t . 1 1 t q iq q m sin Ф l LC Lii контури LC i љараёни индуксионии L . 2. Ба талаби ќоидаи Ленс дар C tI t худ монеъи он гуна сарбаст пайдошаванда бо майдони is L магнитии . 1 1 таѓйироти сели магнитї мегардад, t ки ин таѓйиротро q ба 1миёнqm cos q LCq LC овардааст. Bc 1B LC 1 1Њн . Bѓайр c он аст, ки ба заррањои 3. Дар ноќили бењаракат ќувваиA 1Њí =аз 11 тарафиA майдони электрикии 1 бар­ќаманд (заррањои электрнок) 1 cA qm sin qq q LC t тўфонии зодаи майдони магнитии таѓйирёбанда таъсир мекунад. 2 LC LIE Дар ноќили њаракаткунанда ќувваи магнитии Eќувваи 0 WM0 ѓайр њамон Лоренс аст, ки ба заррањои барќаманди њамроњи ноќил t 2 q 1 qњара­ t m cos t q каткунанда таъсир меоварад. LC 2 4. Як мавриди хусусии индуксияи 1 q2m электромагнитї падидаи 1 πr B0 WPрўй I худ-индуксия мебошад. Њангоми худ-индуксия майдони q 0 q m 1cos t C L 2додани LC магнитии таѓйирёбанда ЌуМЭ-и индуксиониро дар ноќиле, ки Lc Li Ф2 љорист, илќо (индуксия) дар он худи љараёни индуксиякунанда W . q qќувваи cos10t i 1 мекунад. ЌуМЭ-и худ-индуксия ба суръати таѓйироти M q m q m sin 2t љараён дар ноќил мутаносиб мебошад: LC LC q ω 02 q 1 1 q 1 qm cos LC v LC 5. Зариб (коэфисент)-и мутаносибии L индуктивият ном 2 2 2 2 T Li q q I B c гириф­тааст. ИндуктивиятWба шаклу андозањои ва инчуm m L ноќил 1Њí = 1 нин ба хосиятњои муњити мављудияти дорад. 2 2AC ноќил 2C бастагї 2 T Ба 1 t q 0 qm2sin 33 LC LI 2 k 2 2 xWmM 0 1 2v 2 2 T LC 2 1 1 2 qm 02 Li 2 I q 2 Wis L . 2 t 2C 1 Ф q q m cos t 1 I i L πr B.0 1 t q q mLC sin LC LC Ф i I. 1 1 q 1 q m sin 1 is Lt . LCqm cos LC t (Њн) ќабул шудааст сифати воњиди индуктивият њенрї q ва чунин LC LC маънї до­рад: I is L B. c 1 1 1Њн q qm cos 1Њí = = 1t 1 A q q m LC t LC sin 6. Энергияи майдони магнитии љараён баробари корест, ки LC B 2c 1Њí =1 LI онро манбаъ барои ба вуљуд њамин љараён иљро меку-1 WMовардани A q 1 q m sin t 2 над. Ин аст он энергия: LC 2 LC LI WM qm2 1 WP 2 1 2 C 0 LC 7. Максвел аз тањлили падидаи индуксияи электромагнитї Lc qm22 ху­лоса гирифт, ки майдониWэлектрикии тўфонї зодаи майдони 1 P LiC ў тахмин кард, ки майдони маг­нитии таѓйирёбанда мебошад. q 0qm cos 0t WM 2Баъд 2 Lc электрикии таѓйирёбанда, дар навбати худ, майдони магнитии 2 2 тўфонї ба вуљуд оварда метавонад. Li 0 q t qq qmω cos 2 q2 WM Li 0 2 W 2 2C qv1ω 02 q Li 22 q 22 T q2 I2 W Li q W 2 2C m L m 1 2 2C 2C 2 v 0T 2 T Li 2 q 2 qm2 I2 Wk 2 L m 2 xm 2 2C 2C 2 00T 2 2v 2 T k 2 2 1 1 xm 00 2 2v 2 qm2 TLC 2C 1 2 1 2 2 2 0 qm Li q 2 2W C T LC 2 LC 2 2C 0 Li 2 q 2 2 W T 2 LC 2 2C 0 34 ЛАРЗИШЊО ВА МАВЉЊО Боби 2. Ларзишњои электромагнитї Боби 3. Истењсол, интиќол ва истифодаи энергияи электрикї Боби 4. Мављњои электромагнитї Кашфи падидаи индуксияи электромагнитї (илќои элек­ тромагнитї) тасаввуроти моро дар бораи майдони электро­ магнитї густариш дод, онро амиќтар кард. Вале гап на танњо дар ин аст. Рўйдоди падидаи худ-индуксия њаст, ки зарраи барќаманд (зарраи электрнок) ларзиш хўрда метавонад, ќувваи љараён ва бузургињои дигари ташхисдињандаи занљири элект­рикї таѓйир ёфта метавонанд. Ин ларзишњо ларзишњои электромагнитї ном гирифтаанд. Ларзишњои электромагнитї бо ларзишњои механикї, ки шумо онњоро дар синфи IХ омўхта будед, умумияти бисёр доранд. Чунин ба назар мерасад, ки гўё дар байни љунбиши ованг (номи пешинааш: раќќосак) ва таѓйироти љараёни ба воситаи ѓалтак холї (бебарќа) шудани конденсатор њељ гуна умумият набошад. Аммо ин тавр нест. Ларзишњои механикиву электромагнитї тобеъи њамон як ќонуниятњои миќдорианд. Инро дарк кардан душвор нест, ба шарте ки мо сарфи назар аз он кунем, ки чї (бори сари фанар ё љараёни электрикї дар занљир) меларзад ё мелаппад, балки ба он бингарем, ки њамин ларзишњову лаппишњо чї тавр рўй медињанд. Рўйдодњои мављии гуногунтабиат низ тобеи ќонунњои якхела буда метавонанд. Дар физикаи муосир як фасли мустаќил – «Физикаи лар­зишњо» ба майдони вуљуд омад, ки дар он ларзишњои гуно­гун­табиат аз њамон як нуќтаи назари умумї муоина меша­ванд. Физикаи ларзишњо татбиќњои зиёд ва муњим дорад. Дар ин фасли физика ларзиши мошинњову механизмњо тањќиќ меша­вад. Дастовардњои он дар электротехникаи љараёнњои таѓйир­ёбанда ва радиотехника майдони фарохи татбиќ доранд. 35 Боби 2 ЛАРЗИШЊОИ ЭЛЕКТРОМАГНИТЇ Дар ин боб мо бо муоинаи ларзишњои электромагнитї машѓул мешавем. Ва бояд бигўем, ки муоиноти мо назар ба он, ки дар фи­ зикаи синфи IХ дар бораи ларзишњои механикї баён шудааст, аз нигоњи илмї амиќтар хоњад буд. Дониши шумо аз риёзиёт (мате­ матика) акнун барои омўзиши чуќуртари ин фасл кофист. Мо ин љо дар хусуси ларзишњои механикї низ камубеш сухан меронем, то ки ягонагии рўйдодњои ларзишњои табиатро бетаъкид нагзорем. §11. Ларзишњои электромагнитии озод ва маљбурї Ларзишњои электромагнитиро низ ба вуљуд овардан осон аст, он сон, ки мо љисмеро дар сари фанар (пружин) овехта, онро љунбиш медињем. Вале мушоњидаи ларзишњои электромагнитї чандон осон нест, зеро мо на рафти падидаи барќаманд шудани конденсаторро дида метавонему на љараёни электрикии дар ѓалтак пайдошавандаро. Кашфи ларзишњои электромагнитї то дараљае тасодуфї буд. Баъди он ки банкаи лейденї (яъне нахустин конденсатор) ихтироъ карда шуд ва олимон тарзњои бо ёрии мошини электростатикї ба он додани барќањои зиёдро ёд гирифтанд, ба омўзиши падидаи аз барќа холї шудан, яъне тахлия (бебарќа, пардахт) шудани он банка пардохтанд. Рўяњои банкаи лейдениро ба воситаи ѓалтаки симин ба њам пайваста, диданд, ки симњои пўло­дини даруни ѓалтак магнитнок мешаванд. Ин љойи таъаљљуб надошт: љараёни электрикї «вазифадор буд», ки маѓза (дилак)-и пўлодинро магнитнок кунад. Чизи дигар таъаљљубангез буд: пешакї тахмин кардан илољ надошт, ки кадом нўги маѓзаи ѓалтак ќутби «шимол» мешаваду кадомаш – «љануб». Такрори таљриба дар њамон як шароит натиљаи њархела медод. Ва на якбора дарк кардан муяссар гар­дид, ки њангоми ба воситаи ѓалтак бебарќа шудани конденсатор ларзиши электромагнитї рўй медињад. Дар муддати рўй додани тахлия (пардахт)-и электрикї конденсатор чандин бор пури барќа ва боз холї мешавад ва љараён борњо самти худро таѓйир медињад. Ба њамин сабаб маѓза ба тарзњои гуногун магнитнок шуда метавонад. 36 Таѓйироти даврї ё ќариб даврии барќа, ќувваи љараён ва волтажро1 ларзиши электромагнитї мегўянд. Ин ларзишњо бо басомади назар ба басомадњои механикї хеле зиёд рўй медињанд. Бино бар ин хубтарин воситаи мушо­њида ва тањќиќи онњо оссиллограф (ларзишнигор)-и электронї аст. Дар найчаи электронї шуъои оссиллограф дастаи борики электронњо ба экране мезанад, ки он бо таъсири электронњо нур меаф­канад. Ба лавњањои уфуќи­ майл­дињандаи найча вол­тажи та­ ѓйир­­ёбандаи «аррашакл» (рас. 22), ки вазифаи гус­тариш­дињан­дагї дорад, дода мешавад. Ин волтаж нисбатан оњиста меафзояд, аммо зуд Рас.22. кам мешавад. Майдони электрикии байни лавњањо шуъои электрониро маљбур месозад, ки экранро дар самти уфуќї бо суръати дойимї паймояд ва баъд ќариб онан (дафъатан) аќиб гардад. Баъд ин амал саропо такрор мешавад. Акнун агар лавњањои амудимайлдињандаи найча ба конденсатор пайваста шаванд, он гоњ пасту баланд шудани волтаж њангоми холї (бебарќа) шудани конденсатор дастаи электрониро ларзиш медињад. Дар натиља дар экран «густара»-и замонии ларзишњои дастаи электронї њосил мешавад (рас.23), мисли он, ки ованг (раќќосак)-и ќаламдор дар рўйи коѓазвараќи равон мекашад. Рас.23. Њама гуна ларзиш (навасон) бо мурури замон хомўш мешавад2. 1. Номи пешинаи волтаж шиддат буд (С. Ќ.). 2. Ларзишњои дар занљири электрикї рўйдињанда аксаран дар тўли њиссањои сония хомўш мегарданд. Бинобар ин барои мушоњидаи онњо оссиллограферо истифода кардан хубтар аст, ки экрани он бо таъсири электронњо муддати мадиде шўълавар бимонад. 37 Ин ларзишњо ларзишњои озоданд. Ларзишњоеро ларзиши озод ё ларзиши озодона мегўянд, ки баъди аз њолати мувозанат баровардани системаи ларзишзо дар он система ба вуљуд меоянд. Дар мисоли мо системаи ларзишзо дар натиљаи барќ­аманд кардани конденсатор аз њолати мувозанат бароварда мешавад. Барќаманд шудани кон­денсатор монанди он аст, ки гўё мо овангро аз мавќеи мувозанат ин ё он сў љунб дода бошем. Дар занљири электрикї њосил кардани ларзишњои маљбурї низ душвор нест. Ларзишњоеро ларзиши маљбурї меноманд, ки дар зан­љир бо таъсири ќувваи муњарри­каи электрикии даврии берунї ба вуљуд меоянд. Ќувваи муњаррикаи элек­ трикї (ЌуМЭ)-и таѓйирёбанда, масалан, дар ќоб (рамка)-и си­мини иборат аз якчанд печ њангоми дар майдо­ни маг­ нитї гардиш хўрдани он пай­ до мешавад (рас.24). Пайдои­ ши ЌуМЭ-и индуксионї дар ин мав­рид ин гуна замина дорад: элект­рон­њои њамроњи ноќилњои ќоб ња­ра­каткунанда аз тарафи май­дони магнитї таъсир мебинанд; элект­рон­ Рас. 24. њоро ба ќадди ноќил њамин ќув­ва њаракат медињад (мекўчонад). Азбаски сели магнитии ба ќоб зананда ба таври даврї таѓйир меёбад, пас, мувофиќи ќонуни индук­сияи электромагнитї ЌуМЭ-и индуксионї низ ба таври даврї таѓйир мепазирад. Дар сурати сарбаст кардани занљир ЌуМЭ-и таѓйирёбанда љараёни таѓйирёбанда ба вуљуд меоварад ва аќрабаки галва­но­метр дар назди мавќеи муво­за­нати худ ларзиш мехўрад. * * * Ларзишњои электромагнитии озод дар натиљаи фароянди ба во­ ситаи ѓалтаки индуктивї (илќо-ѓалтак) холї шудани конденсатор пайдо мешаванд. Ларзишњои маљ­буриро ЌуМЭ-и давритаѓйирёбанда ба вуљуд меоварад. 38 1 q LC Bc 1B 1 1Њн . A A 1 c q t q qm cos t q q 1 q LC Чиро ларзиши электромагнитї E мегўянд? E ? 1.2. Тафовути 0 ларзишњои озод ва маљбурї дар 0 электромагнитии t чист? 1 2 1 I πrТабдили B0 §12. Контури ларзишзо. энергия дар q ларзишњои q m cos t L LC электромагнитї. Ф ларзиш­ Содатарин системае, i кидар он . 1 1 њои электромагнитии озод рўйtдода мета­ q q m sin t LC LC вонанд, аз конденсатор ва як ѓалтаке I ибо­рат аст, ки ба рўяњои конденсатор пай­ L . система 1 1 вас­та шу­дааст (рас.25).is Ин гуна t q qm cos t кон­ту­ри ларзишзо ном гирифтааст. LC LC Bc 1Њí = 1дар ин конБиёед бинем, ки ларзишњо 1 A q Рас. t q m25. sin тур ба чї сабаб рўй ме­дињанд. КонденсаLC торро муддате ба ягон батаре пайваста, он­ро барќаманд мекунем, LI 2 W M яъне ба он барќа (заряди электрикї) ме­ дињем (рас.26,а). Дар ин 1 2 сурат конденсатор ин ќадар энергия мегирад: LC WP qm2 , 1 (2.1) 2C 0 Lc ки ин љо qm барќаи конденсатор асту С – гунљойиши электрикии 2 он. Он гоњ дар байни рўяњоиLiконденсатор фарќи потенсиалњои q qm cos 0t WM Um ба вуљуд меояд. 2 Калидро ба њолати 2 мегардонем (рас. 26,б). Он гоњ2 кон­ден­ q дар ω 0 qзанљир сатор аз барќаи худ холї шудан – дар натиља Li 2 мегирад q2 W вуљуд љараёни электрикї ба меояд. Ќувваи ин љараён оњистаW 2 2C 2 2 2 m 2 m v 1 T Li q q I L 2 2C 2C 2 0T 2 k 2 xm 2 2 2v T 1 02 LC 0 1 2 qm 2C Рас. 26. Li 2 q 2 W 2 2C T 2 39 2 LC 0 q qm cos t q t Ф i . 1 q q m sin 1 2 t I πr B0 LC 1 t L q q cos m L LC I is LФ . 1 оњиста меафзояд, яъне на якбора баќимати зиёдтарини t. мераqхуд i 1 qm cos 1 сад. Сабаби ин дар падидаи худ-индуксия аст. Баро­бари t q пайдоиши LC q m sin L љараён майдони маг­нитии таѓйирёбанда Ин L B c низ ба вуљуд меояд.LC 1 1Њí = майдон дар ноќил майдони элект­рикии меоварад 1 I тўфонї ба вуљуд q майдони q m sin t is рафта L . Aбуд). Ана њамин (дар ин бора дар боби 1 сухан 1 1 LC t 2 q q cos m электрикии тўфонї аст, ки њан­гомиLI«љон гирифтан»-и майдони LC LC WM карда, маг­­нитї муќобили љараён амал монеи якбора афзудани 1 2 Bc он љараён мешавад. 1Њí = 1 LC 1 A q q m sin t Ба ќадри холї (бебарќа) шудани май­ qm2 конденсатор энергияи WP дар2айни њол энергияи май­д1они LC дони электрикї кам мешавад, вале LI 2C 0 Wин магнитии љараён меафзояд ва M энергия чунин ёфта мешавад: Lc 1 2 Li 2 (2.2) qm cos 0t WM 2 qLC q2m WP 1 2C Ин љо i ќувваи љараёни таѓйирёбанда асту L – индуктивияти q0 ω 2 q Lc0 Li 2 q 2 ѓал­так. W 2 Энергияи пурраи майдони электромагнитии контур W баро­ Li 2C q q1 cos t W 2 бари њосили љамъи энергияи Mмайдони магнитї ва энергияи v m май-0 2 T Li 2 q 2 q 2 I2 дони электрикї аст: W 2 2 m L m q ω 02 q 2C 2 0T 2 Li2 q2C (2.3) W 2 2 C 1 k 2 2 v(q=0) xm 2 0 T энер­ 2v Дар лањзаи комилан холї конденсатор 2 Liшудани q 2 qm2 I m2 T гияи майдони электрикї баробари май­дони W сифр, валеэнергияи L 2 2Cбаќои 2C энергия 2 зиёди магнитии љараён мувофиќи1 ќонуни зиёд 1 0T2 2 2 0 мешавад. Дар ин лањза ќувваиqљараён низ ба ќимати зиёдтарини k2C2 m 2LC худ мерасад. xm 0 2v T Бо вуљуди он ки то ин 2лањза фарќи 2 2потенсиалњо дар нўгњои Li q 2 ѓал­так баробари сифр мешавад, электрикїTна якбора W љараёни 1 2 LC 2 1 2C 0 мешавад. 0 ќатъ мегардад. Ба ин њам падидаи монеъ qm2 2худ-индуксия LC 2C Ва њамин ки кам шудани ќувваи љараёну майдони магнитии зодаи он оѓоз ёфт, майдони электрикии тўфоние ба вуљуд меояд, 2 2 Li q 2 ки љараёнро зўртар мекунад. W T 2 LC Дар натиља конденсатор то дами холї шуда, 2 оњиста-оњиста 2C 0 ба сифр расидани ќувваи љараён пур шудан мегирад. Дар ин лањза энергияи майдони магнитї низ сифрї мешавад, вале энергияи майдони электрикии конденсатор боз ба ќимати зиёдтарин мерасад. Баъди ин конденсатор аз сари нав пурбор (барќаманд) шудан мегирад ва система ба њолати ибтидої бозмегардад. Агар талафи 40 q2 WP m 2C LC 0 1 Lc 2 энергия вуљуд намедошт, инLiпадида муддатњо идома меёфт, яъне q qmваcos 0аз t њар W M ларзишњои электрикї хомўшнашаванда мебуданд пас 2 як даври ларзиш њолати система айнан такрор мешуд. Энергияи q ω 02 q лањзаи пурра дар ин маврид баќо Li 2 медошт q 2 ва ќимати он дар њар W майдони электрикї ё ба энергияи ваќт ба энергияи зиёдтарини 2 2баробар C 1 зиёдтарини майдони магнитї мебуд: v T Li 2 q 2 qm2 I2 W L m 2 2C 2C 2 0T 2 Аммо дар асл талафи энергия ногузир аст, зеро ѓалтак ва k 2 соњиби ин ё он муќовиматанд. 2 но­ќилњои пайвасткунанда Њамин xm 2 v 0 2 аст, ки энергияи майдони электромагнитии контур оњиста-оњиста T ба энергияи дохилии ноќил бадал мешавад. 1 1 2 02 qm * * * LC 2C Дар контури ларзишзо энергияи майдони электрикии конден­ Li 2 q 2пурбор) ба таври2даврї сатори барќаманд (конденсатори ба энер­ W T 2 LC гияи майдони магнитии љараён мешавад. Дар 2 2бадал C 0 сурати дар система вуљуд надоштани муќовимат энергияи пурраи майдони электромагнитї бетаѓйир мемонад. контури ларзишзо дар лањзаи дилхоњи ваќт ба чї ба? 2. Энергияи робар аст? 1. Оё шумо метавонед, ки як контури ларзишзо бисозед? §13. Шабоњати байни ларзишњои механикї ва электромагнитї Ларзишњои электромагнитии дар контур пайдошаванда ба ларзишњои механикии озод, масалан, ба ларзишњои бори сари фа­ нар (пружин) монандї доранд. Ин монандї на бо табиати худи ин бузургињо (ки даврїтаѓйирёбанда мебошанд), балки бо фароянд­њои ба таври даврї таѓйир ёфтани бузургињои гуногун ало­ќаманд аст. Дар ларзишњои механикї ба таври даврї координати љисм х ва соя-тасвир (проексия)-и суръати он υх таѓйир меёбанду дар ларзишњои электромагнитї – барќа (заряди электрикї)-и кон­ денсатор q ва ќувваи љараёни занљир i. 41 q qm cos t q t I 1 2 πr B0 L q q m cos 1 t LC I 1 2 πr B0 L Ф i Im i . Ф таѓйироти бузургињои механикї ва электро­ Монанд будани t q i . 1 1 магнитї он гуна замина дорад, ки шароитњои t q qпайдоиши tлар­ m sin зишњои механикї ва электромагнитї ба якдигар доранд. LC шабоњатLC I Ф Љисми сари фанарро ) L . I ба њолати мувозанат ќувваи чандирие(Ѓ х is is ки L он. ба кўчиши љисм (аз мавќеи бармегардонад, мувозанат) му- 1 t 1 1 t q(коэфисент)-и qm cosмутаносибї t q таносиб аст. Ва ин љо ба сифати зариб LC LC LC B c сахтии фанар k меояд. Тахлия (бебарќа) шудани конденсатор, 1 Ф 1Њí = Bc яъне пайдоиши ба волтажи байни рўяњои конденсатор A 1 1Њí =љараён 1 A Ф u, ки худ ба q мутаносиб аст, вобаста Инt љо зариби q мебошад. q m sin 2 LI LC мутаносибї бузургии2 чаппаи гунљойиши конденсатор, яъне 1/С WM LI мебошад, зеро 2e WMu=q/C аст. 1 Монанди он ки2ба сабаби вуљуд доштани инерсия (шасти LC худро на якбора зиёд qm2 u њаракат) љисм бо таъсири ќувва суръати 2 W q карда метавонад таъсири ќувваP 2C WP ваm њангоми ќатъ гардонидани 1 2C сифрї мешавад, 0 њамин суръати љисм на якбора љараёни электрикї u дар ѓалтак аз њисоби падидаи худ-индуксияLc (худ-илќо) бо таъси- Li 2 WM i Li 2 ри волтаж оњиста-оњиста меафзояд ва њангоми ба ќимати сифрї q qm cos 0t 2 WM расидани волтаж на 2 якбора нопадид мегардад. Индуктивияти контур L ин љо њамон гуна маќом дорад, ки2 массаи љисм m дар 2 u Li q2 qэнергияи ω 0 q кинетикии W 2Ба иборати 2 механика дорад. дигар, ба љисм Li q m 2 2 2C W майдони 2 x энергияи магнитии љараён Li /2 мувофиќ меояд. 2 2C 1 i 2 2 2 v Li q Мисли њамин, аз2 њисоби энергияи љараёни электрикии батаре W T Li барќа) q 2 шудани q2 I m2 барќамандW(пури шабењи он аст, ки 2 2C m L конденсатор 2 (пружин) 2C 2C дар 2натиљаи 0T 2аз мавќеи мувозанат љисми сари фанар Im k 2 ба ќадри xmk кўчонида шудан соњиби энергияи потенсиалии xm 2 2 xm2 P 0 2v 2 27,а; дар ин расм мавќењои мегардад (рас. Tмувозанат бо хатњои амудии ранга ишорат шудаанд). Ин ифодаро бо энергияи кон1 2 p 1 2 qm 1 2 денсатор ки сахтии фанар2C дар 0 qm муќоиса карда, мебинем, LC 2C ларзиши механикї њамон гуна маќом дорад, ки бузургии чаппаи 2 co2 Li q 2 2 гунљойиш (яънеLi1/С) ларзишњои электромагнитї дорад Wва qдар 2 2 2pC x шабењи барќаи T qm мебошад. 2 LC координатиWибтидої 2 2mC 0 Дар занљири электрикї аз њисоби фарќи потенсиалњо ба вуљуд омадани љараёни i шабењи мавриди дар системаи лар­зандагї бо таъсири ќувваи чандирии фанар суръати υх гириф­тани љисм мебошад (рас.27,б). Лањзае, ки конденсатор холї мешаваду ќувваи љараён ќи­мати зиёдтарин мегирад, мутобиќи мавридест, ки љисм аз мав­ќеи мувозанат бо суръати зиёдтарин мегузарад (рас.27,в). 42 Рас. 27. Баъд рўяњои конденсатор боз таѓйири барќа мекунанду љис­ми сари фанар аз мавќеи мувозанат сўйи чап мекўчад (рас. 27, г). Пас аз ним даври ларзиш конденсатор комилан таѓйири барќа мекунад ва ќувваи љараён боз сифрї мешавад. Ин муто­биќи њолати дар мавќеи канории чап ќарор гириф­тани љисми сари фанар аст, яъне дар ин маврид суръати љисм сифрї ме­шавад (рас.27, д). Мутобиќати байни баъзе бузургињои механикї ва электри­кии хоси ларзишњо дар љадв. 1 омадааст. Бузургии механикї Координат x Суръат x Масса (љирм) m Сахтии фанар (пружин) k kx2 Энергияи потенсиалї 2 m x2 Энергияи кинетикї 2 Љадвали 1 Љадв. 1 Бузургии электрикї Барќа (бори электрикї) q Ќувваи љараён i Индуктивият (худ-илќої) L Бузургии чаппаи гунљойиш 1 C Энергияи майдони электрикї Энергияи майдони магнитї q2 2C Li 2 2 43 LC is L ? I . t q LC 1 1 qm cos LC LC Bc 1 1. Шумо дар байни ларзишњои электромагнитии дар A q контур q m sin рўй­ t 1Њí = 1 дињанда ва љунбишњои ованги риёзї (раќќосаки математикї) чї LC LI 2 шабоњат мебинед? W 2. Дар контури ларзишзо Mдар маќоми сахтии фанар 1омадани бу2 зургии чаппаи гунљойиш (яъне 1/С)-ро шумо чї шарњ медињед? LC q2 WP m 1 §14. Муодилаи ташхиси рўйдодњои контуриларзишзо 2C 0 Lc Акнун ба муоинаи назарияи миќдории падидањои дар контури 2 Li ларзишзо рўйдињанда мепардозем. боби qm cos 0t2 WM Ин душвортарин qбахши 2 бо ќоидањои њосилагирї мусал­ аст. Аммо агар шумо, хонандаи азиз, лањ бошед, ин мавзўъро бо осонї дарк карда метавонед. q ω 2 q W 0 Li 2 q 2 ларзишзоеро бинем 2 Контури 2C 1 (рас.28), ки муќовимати v он R-ро 2 T мумкин Liба q 2 qm2 нагирифтан I2 эътибор W L m 2бо­ш2ад. C Муодилаи 2C 2 ташхиси 0T 2 лар­ зишњои электрикии озоди дар кон­ k 2 тури ларзишзо рўй­ди­њандаро 2 дар xm 2њо­ v 0 заминаи ќонуни баќои энергия 2 T Рас.28 сил кардан осон аст. 1 Энергияи электромагнитии 1 2 пурраи контури ларзишзо 0 2 W дар q m њар лањзаи ваќт ба љамъи LC ва 2C энергияњои майдонњои магнитї электрикї баробар мебошад: Li 2 q 2 2 W T 2 LC . 2 2C 0 Ин энергия дар сурати сифрї будани муќовимати контур бо мурури замон таѓйир намепазирад. Ва модом ки мо энергияро доимї мепиндорем, њосилаи замонии он баробари сифр хоњад буд. Чунин ки бошад, љамъи њосилањои замонї аз энергияњои майдонњои магнитї ва электрикї низ баробари сифр меояд: Ф 2π I i ~ Ф. Li 22 q 22 ω0 2π I i ~ t . Li q ω0 T t 2 2C 00, T 2 2C Ф i Ф. t iё худ t . 0t 2 t 0t 2 T t Li 22 q 22 T Li q 2 2C Ф (2.5) t 2 2C i Ф. t i t . T t 44 T L 1 L2ii 1 2qq A 2 2ii 2C 2qq i A υBl sin . 2 2C i q υBl sin . cos sin q cos sin 2 q i lim q q Ф Ф (2.5) он гуна2 маъниро ифода мекунад, ки суръа-2 π I i ~ Муодилаи . Li магнитї q2 ω t Ф ти таѓйироти энергияи майдони 0 модулан баробари0 та­T2 π I ~ . 2 i ѓйироти майдони Ф 2Cq 2 аст ва аломати «минус» 2Liэлектрикї ω0 ~Ф t энергияи 2π I . 2 i ифода афзудани онро 2C q 20 энергияи майдони Li ωt0T 2 t 2сурати i . t мекунад, ки дар t Ф энергияи майдони 0 (ва баръакс). Ва0 2 магнитї T T электрикї 2 q 2 2мекоњад C i . t Li Фаст, ки энергияи мањзњамин пурра намеёбад. 0t 2 таѓйир . Фt i 2 2 2 t 0t T муодилаи 2Li 2 Cq(2.5)-ро ёфта1, ин хел мена i Њосилаи . t њарду тарафи 2 2 t Li q 2 2C висем: ФФ Tt i I i~ . .Ф 2π L 22 1 22C ωt 0 2ii Li 2 qqq i t t . (2.6) A T 2L 2C t . υBl sin 0 T 2 1 22C T i i q q 2 qA cos sin Ф L 1 ќувваи љара­ i AυBlњосилаи 2 барќа i Аммо sin. . замонии 22 2C электрикї) 2 qq 2iiq (бори 0 t cos sin i lim 2 2 q 2C 2 ён­роiq Ф υtмекунад: ифода Bl sin . 0Litq q i t q Blv sin . cos sin q qm cos ω0t 2 t i q Ф Ф (2.7) t 2 t q 2 Cq i i ilim ФBlv. sin . t 0 q q cos ω t lim iq m 0 Ф t tl Blv sin . Lii t 0 t i iБинобар Lt ин. муъодилаи (2.6)-ро чунин навиштан мумкин аст: qT qm cos ω0t L 1 C q q t sin 0 t Ф tl iq m 2 qq 2 Lii 2ii iq i AФυLBl sin . C l. q qm sin 0t L2i1i C 2 (2.8) ii tq tL . tsin q q C q qcos qm sin qω 1B t B c t 0 0 m sin q LC 1 замонии 1Њн Њосилаи . 1 чизи дигаре ќувваи љараён нест ба љуз њоси­ i q A Ф A q limq1 sin ω q q t B c 1 B m 0 1 Blv sin . t лаи iдуюми замонии барќа, мисли он 0 ки њосилаи суръат (яъне ши cosω c 1tB 1 1Њн q LC 1t q ω B. c 0tt q qqm sinqmm ωsin 2 A 0t 0 A q q тоб) њосилаи дуюми замонии координат мебошад . Дар муодилаи LC 1 1Њн . 2 1 A LC1чапу A iq рости ин муодиларо ба Eмегузорем iʹ=qʹʹ ва тарафњои Li c1Ф l q q sin ω t E(2.8) m 0 ii q1 q L 0L . 0i карда, c муодилаи qqm sin sin ω0 таќсим ташхиси qq qq mLC C t E t qасосии cos t q qларзишњои электромагm 0 t E 0 sin ω i q q нитии дар контури ларзишзо рўй­ д и­ њ андаро меёбем: LC m 0t 0 E 0 1 t q q qm cos t 1E 2 0 t qq q qcos i qq qmq msinsinωω t Bc (2.9) 1 t q 0t I 1Њн t r B0 1B π m I m qi mωq0 q m si L 1 2 A 1 A . q q m cosLCLC t 1 механикї»-и китоби дарсии I Агар πr1 B10шумо боби «Лапишњои q q m cos 1 t1 I q qm ω 2 L c Ф qm05sin I πr9»-ро B0 ба ёд биёред qёонро «Физика, такроран мутолиа кунед, q m 3як ,I5 10 cos ω 4 π0 LC qm cos q t q ω i L. m m 0 1 1 LC LC tФ E q q m sin t E q 3,5 10 5 cos 4 0 замонї, яъне њосилањои Мо нисбат 1.i ин . Фњосилањои LC1 LC1ба ваќт гирифташуда 0љо Ф BS t q cos 3,5 10 5 c q t1сода ба 2i баробар qњосилаи ро Бинобарqин )ʹ на таври qm(iq21cos sint ба it дар It назар. дорем. m i BS q cos q m si LC LC мебуд), њосила гирифтан 2i 1i Ф q m sin t 1 балкион is аст L (чунонки . t дар сурати нисбатqба 2 nt 1 LC LC ро боз ба њосилаи замонии ќувваи љараён iʹ низ зарб задан мебояд, он тавр t1I 2 q qm cos 1 t q 2 Ф BS cos мураккаб q ёфта мешавад. Дар бораи њосилаи (q )ʹ низ is киIњосилаи L π.rIBфунксияи 0 LC LC LC I 2m ntqm ω0 q cos t 1 1 1 m LtLгуфтан Ф ВScos nt њаминро мебояд. q q t q cos is B . LC 22nt m 1 1 1 c 2. Шитоб замонии суръат ёфта мешавад: aq = υʹx LC LC LC t механика чун њосилаи q q t cos x 1Њí = 1 дар 5 1 mбошад, LC Ф ВS (ниг. Х). Суръат њосилаи замонии q ВS cos 3cos ,510 LC LCФФкоt2ntc q синфи q m sin t i китоби AB c .дарсии риёзиёти 1 1 Ф ВS cos 2 ординат 1Њí = 1 2аст: LC1 q m дуюми tB vcx=xʹ. Бинобар ин qшитоб њосилаи t координат sin замонии A мебошад: куллї ба шитоб монандї дорад. Ф Ин ФВS cos t LI 1a =xʹʹ. Пас, бузургии q qʹʹqба t1 axLC 1Њí m sin LC cos BS WMмутобиќатро = x Aдар љадв. 1 низ инъикос cos e Ф Ф ВS кардан мумкинtбуд. LC ВS cos t q q sin 2 1 m 2LI I LC 45 WMis L LI. 2 Ф 2ntВS c 1 1 1 e U LC1 t В q qm cos t u q emsin WqMm2 2t Ф 1 LC LC LC 2 WP LC 1 U mcos t 2 sin ВStcos 2Cq 2 B c LC u u UФ 0 m U sin m u t = 1q 2 WP1Њí m Lc1 1 mA 2 C u U cos t Ф ВS cos t W2 t 0 q q sin i чизи бисёр аљиб бароятон равшан мешавад. Муодилаи (2.9) ѓайри ишоратњои дар он истифодашуда бо чизи дигаре аз муодилаи ташхиси ларзиши љисми сари фанар фарќ наме­кунад, яъне дар сурати дар муодилаи ифодакунандаи ларзиш­њои механикї иваз кардани x ба q, шитоби љисм ax=xʹʹ ба qʹʹ, k ба 1/С ва m ба L њамин формулаи (2.9) њосил мешавад. * * * Њамин тариќ, мо ин љо масъалаи асосии ларзишњои электро­ маг­нитии озодро њал кардем, яъне муодилае баровардем, ки ин лар­ зишњоро ифода мекунад. Ин муодила низ он гуна шакли риёзї дорад, ки муодилаи ташхиси ларзиши љисми сари фанар ё ованги риёзї (раќќосаки математикї) дошт. ? 1. Суръати таѓйироти энергияи электрикї дар контури ларзишзо ба чї баробар аст? 2. Суръати таѓйироти энергияи магнитї дар контур ба чї баробар аст? §15. Ларзишњои мавзун. Доманаи ларзиш. Давр ва басомади ларзиш. Дар физикаи синфи 9 муодилаи њаракат (яъне ифодаи ќонуни дуюми Нйутон) барои ташхиси њаракати љисми сари фанар (пру­ жин) ва ованги риёзї (раќќосаки математикї) оварда шуда буд. Вале мо кўшише њам накардаем, ки ба воситаи он муодила вобас­ тагии координати љисми ларзонро ба ваќт муќаррар кунем. Ин корро танњо дар асоси тањлили риёзї (тањлили математикї) анљом додан имкон дорад. Биёед аз рўйи вобастагии маълуми qʹʹ ба q (муодилаи 2.9) во­­ бас­тагии барќа (заряди электрикї)-ро ба ваќт муќаррар кунем. Ин кори осон нест ва кўшиши зиёд, љадал мехоњад, вале ќариб њар яки шумо, хонандањои азиз, онро сомон дода метавонед. Ларзишњои мавзун (ларзишњои њармоникї). Њосилаи дуюми замо­нии барќа мувофиќи муодилаи (2.9) ба бузургии барќа мута­ носиб мебошад, вале аломати ба он муќобил дорад. 46 Хуб, барќа бо мурури замон чї тавр таѓйир меёбад? Равшан аст, ки ин вобастагї бояд рафтори даврї дошта бошад. Шумо синус ва косинус ворї функсияњои давриро медонед. Чунонки маълум аст, ин функсияњо он гуна хусусият доранд, ки њосилаи дую­ми онњо ба худи функсияњо яъне ба синус ё косинус (вале бо аломати акс) мутаносиб мебошад. Дар тањлили риёзї нишон дода мешавад, ки њељ функсияи дигар ин гуна хусусият надорад. Ин нуктањо имкон медињанд бо боварии том бигўем, ки барќа (ё љараён) дар ларзишњои озод бо мурури замон аз рўйи ќонуни синус ё косинус таѓйир меёбанд. Таѓйироти замонии даврии ин ё он бузургии физикиро дар сурати аз рўйи ќонуни синус ё косинус рўй додани он ларзиши мавзун мегўянд. Љисми сари фанар (ё ованги риёзї) ларзиши мавзун мекунад ва муодилаи њаракати он шаклан ва моњиятан ба муодилаи (2.9) монандї дорад. Дар «Физика, 9» ларзишњои мавзун мањз чун њаракатњое шарњ ёфтаанд, ки барои онњо шитоб ба кўчиши «минусїаломат» мутаносиб аст. Доманаи ларзиш (амплитуди ларзиш). Яке аз бузургињои му­ Ф 2π I i ~ташхискунандаи . њими ларзиш Li 2доманаи q 2 ларзиш мебошад. Домаω0 t 0 наи ларзиши мавзун гуфта модули зиёдтарини бузургии T ќимати 2C барќа ё њар бузургии 2модул модули ларзонромефањманд. Ин гуна Ф i . t дигари давритаѓйирёбанда буда метавонад. 0t 2 t 2 2 T Доманаи ларзиш вобаста Liба он ки дар q лањзаи аввали ваќт ба 2дода шудааст, 2C гуногун буда метаконденсатор Ф чї миќдор барќа t ларзиш ба шароити ибтидої i Ба иборати . вонад. дигар, доманаи t T бастагї дорад. Лекин ќиматиL зиёдтарини 1 модули синус ва косинус 2 i i q q 2 1 аст. A Аз ин рў њалли муодилаи (2.9)-ро танњо бо синус ё косинус 2 Њал бояд 2C дар шакли њосили зарби i кардан υBl sin . ифода носањењ мебуд. q cos sin доманаи ларзиш qm ва синус ё косинус ояд. q lim q Хуб, њалли му­одилаи озод. Њалли Фмуодилаи ташхисиi ларзишњои i бояд чї Blv sin . t 0 t (2.9) q qm cos ω0t t гуна шакл дошта бошад? Содагирї карда, iq q=l q cost ё ин ки q = qmsint Ф Lii L . m C сурат ба љойи t дуруст t нест, зеро дар ин пиндоштан i Bc 1B 1 1Њн . A A таносуби1 c E 0 t E 0 t q 1 q LC q 1 q LC q qm cos t q q qm sin 0t q qm sin ω 0t q47 qm sin ω 0t i q q m sin 2 m 0 t 2 m 1 iq 1 l Ф iq l q iq iL1iBi 1BB Ф l q1 qqL iiqLLC q qq sinq ωsin t ω 0t c1LB c.q. . 1Њн i i C q q sin t q qm sin mqω0t qmm 0sin 1Њн t L . LC B c 1 B t t 1 . C i t 1Њн 0 C m q qmsin0 1A A.At A t LC 2 1 A 1 A 1 1 11 qq qmsinqm ω sin ωt c 1c q q t q q 0 1 1 0qt msinω020tq q q q sin ω t q qm sinq ω c q 1Bq B cq q qʹʹ=−qmcost=−q Bc q q m 0 q LC LC LC B. c 1B1 LC EA . q q2msin ω 1Њн EE1Њн LC каме таѓйир дињем, «лаъл 0E Аммо . LC шакли њалро агар 0A1 AE E 0њосил 0 01мешуд. A A онqки t 1меояд». qʹʹ зариби даст Барои 0t tба qmифодаи tq њосилаи q дуюми c 1t q qqmдар cos t1cos qq q qω qmt sin ω 0t sin t q sin ω t q cos i q 1 q q cos t q i qm qqm0sin t 0зайл менависем: qt mmωsin q ояд, њалли qc 0t m 1/LC муъодилаи (2.9)-ро дарqmшакли q sin ω i q q I 2 LC m 0 m E LC E 1 LC 2 E0 2 0 1 1 t 0 1I 21I πr BEπ0 r B 0 t 0 q qqqcos q 1 qcoscos q ω t q 0 I m (2.10) Iq ω I πr LB 0qt L m m m q cos t q t q q cos t LC I qmcos ω0immωq0t m 0qm sin m LC q q cos t q m t L m m sin ω i q q t I m 0 m 0i q q LC Дар 2 5 m Ф2 ин сурат њосилаи якум шакли зайл мегирад: q 3q,510 Ф 1 3 ,5510 cos 4co πt 1 5 .02 1 i ФIi . πr1 B 1 1 q 3,5 10I cos 4ωπt 1 t1 q i .qtILqmt cos πr B0 q sin t t q q1q q1q mqcos m m 0 1mLC Icos qm ωt0 t q msin m m IBS q ω t L m cos qLC tLC LCq m sinLC Ф Ф BScos m 0 LCLC LC LC Ф BS cos Ф 5 q 3,5 10 5 co I Њосилаи дуюм I q 3 , 5 10 cos 4 π t . Ф i 1 1 IL i.Lt . 1 . 1 1 q1 sin 1 t1 1 2nt2qnt3,5 10 is isL is.q 2 nt q1m mcosq1 sin t q t t tq m sin q t1qq 1qqmLC 1 cos t q t LCq Ф BS cos t mcos q LC qLC LC LC ФLC LC tLC BS LC LC Ф m cos Ф cos ВS2cos n LC LC LC Ф ВS BS nt2co BI c B c Ф ВS cos 2 nt L . I 1 2 nt is 11 (2.9) 1 1Њí c1 = t1L ки. ин њамон мешавад, муъодилаи ифодаи (2.10) 1ЊíB= 2аст. nt 1Пас, ВScos sin q11sin A q cos 1q t q is q q1tm1cos t1 Ф q1Ф 1Њí = 1 њалли A cos q t ВS t2ntt q q m t муъодилаи ибтидої, яъне њалли муъодилаи (2.9) мебошад. m q q t q cos m A LC LC LC Ф ВS cos t m q q sin t LC LC LC LC LC LC LCФ ВScos2 2 LI 2 ки ифодаи m Фањмост, Ф ВScos2LC nt LC B c 2 LI co Ф Ф ВS ВS 1 WMLIW cos e eФ ВS B c M = 1 1 WM 1Њí e Ф ВS cos t 1 2 1 1 A 2 1Њí = (2. 11) Ф ВS cos t q q sin t 1 Фsin ВScostt m 2q q m sin A t 1 Ф ВS cos q q LC LC LC m U sin 2 2 LC u Uumsin t t LC LC Бузургии qmLI 2 u U mдойимии sinet mФ ВS qm2 њалли муъодилаи аввала буда метавонад. 2 низ W LI W 1 Wq PM e Ф ВS cos t ВS sin t Ф m 11 WP Pm 21C W2MC2 umрcos Uem cos t 0 10 u U t 1 2 -ро, ки ба хусусиятњои система бастагї дорад, бо ω ишо­ ат 2C 0 u U 0m cos t Lc LC Lc LC u U m sin t 2 Lc LC u U m sin t 2 Liq2m t U i sinI musin 2 i I m tsin Li 2 мекунем: m W q 1 qmcos 0 t W P W 1 m i I m sin t c c q qqmcos WLi 0t M M 2 C 1 u U m cos t WM 2 2P 2C q qm cos 00t u U (2.12) u m cos t U mcos 0 Lc 2 0 U cos u t Lc u U 2 ω 2 q Lc m cosmt 2 2 q u U cos t q ω q 2 0 2 i I sin t m 2 Li 2 Li q 0 2 (2.10)-ро i I медињад: sin t c ин содатар q ωшакли Liки q ифодаи im I m sin 0 qq q m cos 0 t m Li q2 M W q cos t Li 2 W qW W m 0 q qm cos0t 0 t u m cos U mcos (2.13) u U t W 2 22 CM 22C2 1q=qmcosω ui Uiumcos tcos 1 U t 2 2C Худи2 муъодилаи ки ларзишњои рRо m R IR 2 u U электромагнитии vq 1v(2.9), i озод­ R m c m cos t ω q u U cos 2 2 2 2 2 2 m 2q Li 2 q2 ωмекунад, R R 0qq I сурат T Tqбасе Li q 2 q vдар 0сода ин ω 02 q мешавад: Li ифода 2qmIqm22Lm Im LT m Li 2 WWq2 qm2Li W U 2 u m U cos 2C 2 2T W 2 W222 L U m cos t IU (2. 22C 2 0q u IUm14) 2CC 02T1qʹʹ=−ω mt u m U m m i mcos 1C I i 22C 0T 02барќа 2 2C Хатти 2C2 вобастагии I ба ваќт мувофиќи (2.13) косину-сиm 1 i R R v R R m v 2 R R 2 2 2 R v R T 2 2 k 2 Li T аст 2q(рас.29). 2qm 2 I m 22 2 T qkm 2 k xI2mWшакл 2 I 2R x L Li q q I P m 2 v U P I R 2 m m m 2L 0 T22мавзун. v L ба Pсари UАкнун 2ва 2Давр C басомади 2C m I 2мазмуни R Im m Um 0ларзишњои T20v T 22Cxm 2 2 2 W 0T 22 2C 02ω C0 Tбиёем. 2 0T I2m I2 R физикии бузургии R p2 i p2 R i mR R 1 2 1 k 2 натиљаи ларзишњои ќиматњоиp барќаи i R кон­ 2 2 1 1 xq22k Дар 0 электрикї 2 0 1 2 I R 2 mm 22 2 v 1 2 qm2 ден­ 2 0 P I R с атор ба таври даврї такрор мешаванд. Кўтоњтарин муд­P дати LC 2 v x LC 2 0 m 0 q2mC 2C Pcos I1 R2cos 2 v T 2 cos 2 1 0 LC T 2 (Т), ки дар тўли он ларзиш комилан cos 2C 2 2 ваќте такрор мешавад, даври 2 cos 1 T 2 cos p i R 22 2 1 pi R 2 гирифтааст. 2 2 2 Li 2 2 ном pi R 1ларзиш 2 q 1 q 2 2 2 1 2 2 Li 2 2 0 I m2 q0q 1m 2 I T 2 LC Li W 2 W 2 T 2 LC m LC 0 11co R2 1 Rcos 48 2C 2c W 1 cos 2p IpmRpcos T 2 LC LC2 2 22qCmLC2C cos 2 22 t 1 21 cos cos 2 2C2C 0 0 0 2 2 2 2 2 Li q 2 2 2 2 2 2 Im 1 2 W T 22 LC Im 1p 2 T W 2 Li 22C qLC Rc T 2 LC p R t I R RI mI1m2R 1 cos 2 m 0 p 0 2 2C 2 0 2 2 22 E 0 t m 0 LC LC Ф BS cos t q q cos t q m I i q q m sin ω 0 is L . 2nt 1 1 1 q qm cos t q 1 2 t 1 I πr B0 LC LC I q ω q q m cos LC t ВS L m Фm 0 cos 2 LC Bc 1Њí = 1 1 Ф A ВS5cos q Ф 3,510 cos4t q q m sin t i . 1 1 LC t LI 2 q q m sin t LC LC Ф eBS WM cos Ф В 1 2 I is L . LC1 u2nt 1 1 U m sin t t q 2 q q t q cos m m WP LC 1 LC LC Ф uВS cos 2nt 2C Рас. U 0 29 m cos t Bc Lc 1 1Њí = 1басомади ларзиш, яъне ада2 ALiларзиш Даври агар маълум Ф i ВS tt q q mбошад, t sin Icos sin q рўйдињандаро qm cosLC 0t муайян кардан осон m WM 2 ди ларзишњои дар воњиди ваќт LI 2 барои рўй додани як ларзиш муддати ваќти Т зарур аст. WM Бигзор, co e ВS uФ t Umcos 2 1 q ωдар ояд – ба 22ин шарт адади ларзишњои 2 0 q муддати 1 с рўйдињанда Li q LC ν-ро аст: W чунин ифода кардан мумкин u U m sin 2 u Ut co q2m 2C 1 i m WP 1 (2.15) R t R 2C 20 v T u U m cos Li 2 q 2 qm2 Im Lc W L U Ба ёд (SI) 2C 2ки C дар Манзумаи 2 0T 2байналмилалии воњидњоi mt c IImm sin Li22 меорем, q qmвоњид cos 0пазируфта t R W басомади ларзише ба сифати шудааст, ки баM роиk он2 2адади ларзишњо дар њар сония яктост. Ин воњидро њертз 2 xm u U P mcos I 2 Rt ишорат 2v 2 меноманд Њ. Њертз) мекунанд. Пас аз q 0 ω q 2 2 2ва бо Њз (аз исми 0 T Li q Wмуддати ваќти баробар ба як даври ларзиш Т, яъне дар сурати i 2 R cos t up U 1 2 C0T афзудани аргументи ба ќадри косинус ќимати бар­ ќ а такрор 12 2 2ω i m 1 0 q v m R R1 c LC худро соњиб мегардад. Аз мешавад косинус ќимати пешинаи 2 2 2 2Li C 2 qва 2 T q I cos m m Wриёзиёт маълум аст, Lки кўтоњтарин даври косинус 2π аст. Пас, U m 2 Li 2C2 q22C 2 0Tω0T=2π 22 Im 2 R Im љо: T 2 LC ё азWин p R 1 2 2C k 2 2 0 2 2 xm (2. P 16) I R 0 2v 2 T i2 R Њамин тариќ, бузургии2 ω0 адади ларзишњост, аммо наpдар 1 1 2 0с. Ин бузургї басомади доиравї1 ном 1 с, qm балки дар муддати 2π LC 1 cos 2 2C гирифтааст. cos 2 2 Басомади ларзишњои озодро басомади хусусї ё басомади хоси Li 2 ларзишзо q2 2 2 системаи мегўянд. I W T 2 LC p m R 1 cos 2 2C 0 2 1. Минбаъд мо дар маќоми басомади доиравї танњо басомад хоњем гуфт, ки муљазтар (кўтоњтар) аст. Басомади доиравї ω0-ро аз басомади v фарќ кардан мушкил нест, зеро ки ишоратњо гуногунанд. 49 1 v2 v Li Li q q q q I I m T T W W L L 2 22C 2C2C 2C 2 20T0T2 2 2 2 2 2 2 m 2 m 2 m i R R Um Um I m I m R R R 2 k 2 k xФормулаи 2 2 2 зариб Томсон. Мо дидем, xm m P нPIо­2R I R 0 0 ки 2v 2v (коэфисент)-и мута­ 2 дар муодилаи (2.9) маънии 2 сибї T басомади доиравї дорад: T квадрати i2 R p ip2 R 1 21 2 1 1 2 q2 0 0 qm m 1 LC LC 2 C 2 1 cos 2C cos 2cos Даври ларзишњои озоди контурї ин аст: 2 2 2 2 Li2 Li q 2 q 2 I2 2 W I LC m W (2.17) T T 2 2LC R co 1 p p m R 1 2 22C 2C 0 0 2 2 Ин ифода формулаи Томсон ном дорад (ба исми олими инглис Уилям Томсон). Афзудани даври ларзиш T-ро ба ќадри зиёд шудани L ва C чунин шарњ додан мумкин аст. Дар сурати зиёд шудани индук­ тивият (илќо) љараён бо мурури замон оњистатар меафзояд ва то ќимати сифрї оњистатар кам мешавад. Ва њар ќадре ки гунљойиш зиёд бошад, барои таѓйири барќаи рўяњои конден­сатор њамон ќадр ваќти тўлонитар зарур мебошад. Ларзишњои хомўшшаванда. Ларзишњои озоди барќа ва љараён ба сабаби имкон доштани талафоти энергия дар асл начандон мавзун (начандон њармоникї) мебошанд. Онњо рафта-рафта хомўш мешаванд. Густариши замонии ларзишњои хо­мўш­шавандаро мо дар рас.23 (дар тасвири оссиллографї) дида будем. Њар ќадре ки муќовимати контур R зиёд бошад, даври лар­ зиш њамон ќадр тўлонитар хоњад буд. Дар сурати ба ќадри кофї зиёд будани муќовимат дар контур ларзиш ба вуљуд намеояд. Конденсатор холї (бебарќа) мешавад, вале дар ин маврид аз сари нав барќаманд намешавад. * * * Шумо хуб мењнат кардед. Муодилаи дифференсиалиеро њал кардед, ки ларзишњои мавзунро тавсиф медињад. То охири китоб шумо ягон масъалаи аз љињати риёзї душвортареро дучор на­меоед. Исбот шуд, ки ларзишњои электромагнитии озод дар контур аз рўйи ќонуни синус ё косинус рўй медињанд. Мо даври ларзиш ва инчунин басомади хусусии ларзишњоро муќаррар кардем. гуна ларзишњо ларзишњои мавзунанд? ? 1.2. Чї Басомади доиравии ларзиш бо даври ларзиш чї алоќамандї дорад? 50 3. Дар сурати бо конденсатори гунљоишаш ду мартаба камтар иваз кардани конденсатори контур даври ларзишњои озод чї таѓйирот мебинад? 4. Барќаи бо кулонњо ифодашуда бо мурури замон чунин таѓйир меёбад: q=3,5·10-5cos4π. Ларзиши ин барќа чї гуна домана (амплитуд) ва басомади доиравї дошта метавонад? 5. Дар рас.30 рафтори хатти ифо­да­кунандаи ларзиши мавзуне тас­ вир ёфтааст. Домана ва дав­ри ларзишњои мавзунро му­айян кунед. 6. Аз рўйи он ки муодилањои ташхискунандаи ларзиши љисми сари фанар (пружин) ва ованги риёзї (раќќосаки математикї) ва инчунин муодилаи ифодакунандаи ларзиши барќа (2.9) монанд њас­ танд, даври ларзиши љисми сари Рас. 30 фанар ва овангро ёбед. §16. Фази ларзиш Мо бо бузургињои асосии ташхиску­нандаи ларзишњои мавзун, яъне бо дома­на (амплитуд)-и ларзиши барќа (заряди электрикї), даври ларзиш Т, басомади ларзиш v ва басомади доиравии ларзиш ω0 шинос шудем. Дар ин ќатор бояд бузургии дигаре бо номи фази ларзиш низ бошад. (Ин ном аз калимаи юнонии phasis баромадааст, ки маънии зуњур, пайдоиш, марњалаи инкишофи ин ё он падида дорад). Дар сурати ќимати муайян доштани доманаи ларзишњои мавзун барќаи конденсаторро аз рўйи аргументи синус ё ко­синус муайян кардан мумкин аст: φ=ω0t Бузургии φ-ро, ки дар аргументи синус (ё косинус) меояд, фази ларзишњои аз рўйи ќонуни синус (ё косинус) рўйдињанда меноманд. Фази ларзишро бо воњидњои кунљї – радианњо ифода мекунанд. Аз рўйи ќиматњои фаз на танњо барќа, балки ќувваи љараён ва волтажро низ, ки ларзиши онњо њам мавзун (њармоникї) ме­ бошад, ёфтан мумкин аст. Бинобар ин гуфтан мумкин аст, ки дар сурати маълум будани доманаи ларзиш фази ларзиш њо­лати системаи ларзишзоро (барои њар лањзаи ваќт) ифода ме­кунад. Моњияти мафњуми «фаз» (phase) мањз дар њамин аст. 51 Ларзишњои якдомана (яъне њамќад) ва њамбасомад аз якдигар 2π бо фази худ фарќ q2 ω 0 карда метавонанд. 2π 2 0 q 2 2Tπ ω 2 Li 0 2qC ω0 мебошад,Tпас: Азбаски 0 0 T 2 2 C t 2C 0t 2 t Tt . (2.18) q2 0t 2 0t 2 T Li2 2 q 2 T 2qC t 2 2CНисбати нишон медињад, ки аз ибтидои ларзиш чї њиссаи t Tt 12C давр гузаштааст. Ба њар ќимати муддати ваќти бо њиссањои даври T 2 qq T 1 ифодашуда ќимати муайяни бо радианњо ифодашудаи фаз 21CL 2ii ларзиш 2 qq 2 q q cos sin рост меояд. Чунончи, пас аз муддати 2C (чањоряк давр) φ=π/2, t=T/4 2C 2 2 cos sin пас аз муддати давр як даври пурра φ=2π ва ѓ. sin cosним пас аз φ=π, q 2 вобастагии барќаро qмешавад. Дар нигора (график)-и ларзишњо 2 q q qm cos ω0t i q lim t 0 tна ба ваќт (чун рас. 29 ва 30), балки ба фаз сохтан мумкин аст. q qm cos ω0t q qmхатти cos ωкосинусие Дар рас.31 њамон тасвир ёфтааст, ки дар рас.29 0t ба љойи ваќт ќиматњои фаз гу уфуќї дар тири iq омада буд, вале q qm sin 0t Lii зошта шудааст. 2 C q qm sin 0qt qmsin 0t 2 q qm sinω 0t 2 1 q q q qm sin ω 0tq qm sin ω 0t LC q qm sin ω 0t qm cos ω 0t q 2 sin ω t q cos ω t 1 q q m 0 m 0 q qm sin ω 0t qm cos ω20t q q 2 LC 2q 2 π ω 2 Li q 0 2 π 31 Lit 2 qq 2 0 Tt I m cos ω 0 t os ω 0Рас. q mωsin i q 0 2 2 C q q cos t q os 0 t q m i qT q sin I2mcos ω 0 t t ωω00tt функсияњои 2 1 2C Тасвири ларзишњои sin ω 0 t баI mmвоситаи cos i q q m мавзун синус 2 ва 0t 2 t 2 мавзун барќа s I mаллакай qm ω0 2 t 2 1 косинус. Шумо медонед, ки дар ларзишњои T 0t 2 Li q2 t qLC qtm cos 21 I mсинус qm ω(ё0 косинус) T qбо ваќт баq ќонуни таѓйир меёбад. Li мурури I ω LC m m 0 5 2 2 C LC Акнун, киq моњияти t cos 4ларзиш 3,5 10 фази πt дарк шуд, дар ин хусус муC 5 t q2 sin 12фассалтар cos 4 πt 5T q 3,5 10 сухан меронем. t m q 3 , 5 10 cos 4 π t 1 1 1 CLq2ii LC T 1 q2mqСинус аз Ф косинус бо он фарќ мекунад, ки аргументаш аз арt BS cos Lq m sin LC 1 t qsin LC Ф BS cos ба ќадри π/2 пешї дорад: 2 2 C гументи он ба ќадри чањоряк 2 i i q q 2 C LC яъне Ф 2BS давр, sin 2 21C ntcoscos 1 qm cos q1 t q (2.19) cos 2sin nt 2. LC i qlim 2 1 qqmcosLC 1 1 t 21nt q q cos2nt q Ф ВS cos t qt LC iqm lim t 0 LC LC qФ qларзишњои coscos ω0t2ntмавзун ба љойи фор­мулаи Бинобар ин дар ташхиси LC LC m ВS t 0 t 1 Ф ВS cos 2 nt q q cos ω 0t зайлро кардан мумкин аст: Ф ВScos t m истифода t iq q=q1mcosω0t формулаи 1i qiqsin LiqLC Ф cos t t Ф ВScos t qmВS qВS sin Lii t mC 0t . LC (2.20) e Ф cos LC C q qm sin t 0tВS2sin t m sin t e cos ФtВS sin t m sin t 2cos sintt ВS 1 52 e Ф ВS ВS m sin t q 1 1 q q q sin ω t u U sin t m 0 m q LC LCq q u qmUsinsin ω 0tt m LC u U m sin t u U m cos t 11 q uqU ω t m sin 0 qm cos ω 0t 0 q 1 q m cos q q sin ω t t 2 q cos ω t Аммо дар ин маврид фази ибтидої, яъне ќимати фаз дар лањзаи t=0 на ба сифр, балки ба π/2 баробар мебошад. 2π Одатан мо ларзишњоро бо роњи барќаманд кардани кон­ден­ q2 ω0 0 сатори контур меангезем. T Барќаи конденсатор дар лањзаи аввали 2C ваќт зиёди зиёд аст. Аз ин рў,t барои ташхис кардани ларзишњо 0t 2 назар ба формулаи басинус хубтар бакосинус формулаи (2.13)-и T q 2 аст. Аммо агар мо t ларзишњои контуриро бо роњи дар майдони 2C магнитии таѓйирёбанда љой додани ѓалтаки контур биангезем, T гап дигар аст. Дар ин маврид конденсатор дар лањзаи аввали ваќт 1 2qq холї аз барќа мебошад ва бинобар њамин ларзишњои барќаро бо 2C формулаи (2.11) cos ифода мебуд. кардан sin матлубтар 2 Ѓељиши фаз. Ларзишњое, ки бо формулањои (2.10) ва (2.11) ташq q хис мешаванд, аз якдигар танњо бо фази худ фарќ доранд. Фарќи t q qm cos ωмегўянд, фазњо, ё чунон ки аксаран ѓељиши фазњои ин ларзишњо 0t π/2 аст. Дар рас. 32 хатњои ифодакунандаи таѓйироти замонии ду ларзиши мавзуне тасвир ёфтааст, ки фазњои ба ќадри π/2 ѓељида q q t sin ки аз рўйи ќонуни синус m 0 доранд. Хатти 1 тасвири ларзишест, q 2 q=qmsinω0t q qm sin ω 0t воќеї мешавад ва хатти 2 ларзиши мувофиќи ќонуни q qm sin ω 0t qm cos ω 0t 2 q рўйдињандаро ифода мекунад. Барои ёфтани фарќи фазњои ду cos t qлар­зиш бузургии ларзонро ба воситаи њамон як функсияи триго­ s i q q sin ω t I m cos ω 0 t нометрї – синус ё косинусmифода0 кардан мебояд. 2 Ларзишњои мавзуни ќувваи љараён. Дар сурати ба таври мав­зун 1 t ларзидани ќимати I mбарќа qm ωќувваи 0 љараён низ њамон тавр меларзад, LC яъне q 3,5 10 5 cos 4 πt 1 q m sin C C qm cos 1 t LC 1 t LC Ф BS cos 2nt 1 1 t q LC LC Ф ВScos2nt Ф ВScost Рас. 32 e Ф ВS cos t ВS sin t m sin t u U m sin t u U m cos t 53 cos sin 2 q q t q qm cos ω0t q C q qm sin 0t 2 q C q qm sin ω 0t q qm sin ω 0t qm cos ω 0t 2 q Рас. 33 cos t q (2.21) i q q m sin ω 0 t I m cos ω 0 t . 2 1 =qmω0 домана (амплитуд)-и ларзиши ќув­ваи os t хоњад буд, ки ин I m љо qImmω 0 LC љараён мебошад. Ва чунон ки аз рас.33 аён аст, ларзиши фази 5 ќувваи љараён qназар 3,5 ба 10ларзиши cos 4 πt барќа ба ќадри π/2 пеш аст. 1 1 Домана, давр ва басомади ларзиш мушаххасоти мафњум ва q m sin t аёнии падидаиФларзиш мебошанд. Вале мафњуми «фаз» ба ин LC LC BS cos дараља аён нест. Бо вуљуди ин фазро ёфтан осон аст: фаз аргу­менти косинус 2nt аст. Дар муоиноти физикї на худи фаз, 1синус ё аргументи 1 qm cos t q балки ѓељиши C LC LC он (ё худ фарќи фазњо) роли муњим дорад. Шумо ба Ф ВSчанд cos2мавзўи nt ин њангоми омўзиши минбаъда яќин њосил мекунед. n 1 t LC Ф ВScost ? c 2v C i I m sin t c §17. Љараёни электрикии таѓйирёбанда U m cos t Ларзишњоиuэлектромагнитии озоди контурї ба сабаби зудха­ s 0 t q 1. Ларзиши барќа бо формулаи q=3,5·10 -5cos4πt (бо кулонњо) тавсиф e Ф ВS cos t ВS sin tибтидои m sinларзиш t мешавад. Фази ин ларзишњо баъди 5 сонияи ба чї баробар мешавад? U mамплитуд)-и sin t 2. Доманаu(ќад, ларзишњои барќа ва ќувваи љараён дар мавриди холї (бебарќа) шудани конденсатор чї алоќамандї доранд?u U m cos t мўш­шаванда будан амалан истифода намешаванд. Дар амалия ак­ u U m cos t саран ларзишњои хамўшнашаванда I cos t кор меоянд. i маљбурии R R m Ларзишњои љараёни таѓйирёбандае, ки барои равшан гар­ Um дондани хонањову истифода мешавад, мањз њамин гуна­ I m корхонањо R ларзиш њастанд. Ќувваи љараён ва волтаж бо мурури замон ба 54 P I 2R p i2 R cos 2 1 cos 2 таври мавзун ё (чунон ки мегўянд, ба таври њармоникї) таѓйир меёбанд. Ларзишњои волтажро ба воситаи оссиллограф ошкор сохтан осон аст. Агар вол­тажи тањќиќшавандаро ба лавњањои май­ли амудии оссиллограф «пайвандем», мебинем, ки густараи замонии он шакли синусї дорад (рас. 34). Суръати экранпаймоии шуоъи оссиллографро (ки он бо басомади «аррамоРас.34 нанд» таъйин мешавад) дониста, басомади ларзишњои санљи­даниро муайян кардан мумкин аст. Басомади љараёни таѓйирёбанда гуфта адади ларзишњои дар 1с рўйдињандаи онро мефањманд. Басомади стандартии љараёни таѓйирёбандаи саноатї 50 Њз (њертз) аст. Ин он гуна маънї дорад, ки дар тўли 1 с љараён 50 бор як сў љорї мешаваду 50 бори дигар – сўйи муќобил. Дар бисёр мамлакатњо мисли мамлакати мо њамин басомади 50 Њз басомади саноатист. Вале дар ИМА ба сифати ин гуна басомад 60 Њз ќабул шудааст. Агар волтажи нўгњои занљир ба таври мавзун (ба таври њар­ моникї) таѓйир ёбад, пас, шиддати майдони электрикї андаруни ноќилњои занљир низ ба њамон тарз таѓйир мепазирад. Ин таѓйироти мавзуни шиддати май­дон боиси ларзиши мавзуни суръа­ ти њаракати мураттаби заррањои барќ­аманд ва аз ин рў боиси ларзиши мавзуни ќувваи љараён мегардад. Дуруст аст, ки њангоми таѓйир ёфтани волтажи нўгњои занљир май­дони электрикї дар саросари занљир онан (якбора) таѓйир ёфта наме­тавонад. Густариши таѓйироти май­дон бо суръати хеле баланд рўй ме­ди­њад. Аммо ин суръат беинтињо нест. Лекин агар муддати густариши таѓйироти майдон дар занљир назар ба даври ларзиши волтаж хеле кўтоњ бошад, метавон гуфт, ки њангоми дар нўгњои занљир таѓйир ёфтани волтаж майдони электрикї дар саросари он якбора таѓйир мепазирад ва дар ин маврид ќувваи љараён дар њама буришњои занљир (занљири содатарин, занљири бешоха) дар ин ё он лањзаи ваќт амалан њамон як ќимат хоњад дошт. Волтажи таѓйирёбандаро дар шабакаи равшаної генера­тор­ њои неругоњи барќ (электростансия) ба вуљуд меоваранд. Ба сифати намунаи содатарин генератори љараёни таѓйирёбанда ќоб 55 cos1 sin L t 2C 2ii cos 2qqsin 22 2 2C T in q 1. cos sin q q cos ω t 2 qq m cos ω 0 t 2 q q m 0 2C i lim q cos sin Blv sin . t 0 t qm cos ω0t муоина кардан 2 q симинеро (рамка)-и q qqqqm sin q 0 t t мумкин аст, ки дар майдони магни sin m 0 2 t iq l (ниг. q qm cos2ω0t тии якљинса гардиш мехўрад Lii L . C q q t sin §11). Сели индуксияи (Ф), qqqqm sin ω 0t 0 магнитие t m iq 2 m sin ω 0t ки ба ќоби симини масоњаташ S 1 C q q t sin меза­ н ад, ба косинуси кунљи бай q qq q sin ωmt 0 q 2 cosq ω qt m sin ω 0t Bc m cos ω 0 t сатњи ќоб ва вектори LC q qmm sin ω0 0t 2 ни 1 . m 0 qнормали 1 A 2 индуксияи магнитї мутаносиб аст q q qm sin ω 0t 1 C q q sin ω t q cos ω 0t (рас. 35): m 0 m Рас. q q 35 qq 2 LC sin ω cos ω i q q t I t Ф=Bcosα ω0 0 tω tmIm cos ω0 q0 t cos i q qqmmqsinsin 10 2 t кунљи α мута 0гардиш хўрдани Дар сурати муназзамона m m 2 ω ќоб 0 q 2 11 q qmбаcos t q LC носибан ваќт меафзояд: tt i q q m sin ω 0 t I m cos ω 0 t I mI qqm ωω0 2 LC m m 0 α=2πnt qLC m cos t qки ин љо n басомади 1 i q5гардиши 4qπmtsinќоб ω 0 tаст. II mБинобар cos ω ω 0 t ин сели индук­сияи q 3,5 10t 5cos q q m cos m qm 3LC ,5 10 cos 4таѓйир πt 2 11 магнитї 0 баq таври мавзун меёбад: sin sin LC1 t tt Ф=BScos2πnt mcos 5 ФФBS Icos qm ω0 q 3,сели 5 10 магнитї cos 4 πt дар тўли LC mcos BS Ин љо зариби 2πn адади ларзишњои LC 1 1 q ки q2mњамон t 5 sin басомади доиравии ω=2πn мебошад. Пас, ин nt 11 2π c1аст, LC LC q 3 , 5 10 cos 4 πt Ф BS cos 2 nt 1 t q cos Ф=BScosωt 1 LC t 1LC q cos q m sin t ќувваи ВS cos 212BS ќонуни ntntcos индуксияи LC LC мешавад. LCLC 1ФМувофиќи 2электромагнитї nt Ф 1 Ф ВS cos муњаррикаи (ЌуМЭ)-и дар ќоб пайдо­шаванда q qэлектрикї t индуксияи q m cos 11 LC LC LC ба суръати таѓйироти сели индуксияи магнитї, Ф ВS cos t t 2t nt Ф ВScos2яъне nt ба њосилаи Ф 1 t 1 1 ВScos C замонии сели индуксияи магнитї баробар аст: q t q cos LC m LC LC 1 ВS cos t ВS sin t sin t eLC Ф sin ВS q q m sin tВS cos2nt eФФФ ВScos t ВS tcos mmtsin t LC 1 доманаи ларзиши tВS Ф t ки ин љо uuUUm sin sin cos t мебо­ e ЌуМЭ-и Ф ВSиндуксия ВS sin t m sin t cost m 1 LC шад. uuUмо LC Минбаъд электрикии cos ut Uмаљбуриеро eларзишњои tФt ВS ВS sin t меомўзем, m sin t ки Ummcos cos m sin t 1 Lc дар занљир бо таъсири волтажи синусинизом ё косинусинизоми 1 Ut tsin 0 i iI mI msin sin c c t ё u U m cos t (2.22) u m Lc рўй медињанд. љо Um доманаи волтаж, яъне uuUUmИн cos i I m sin t ќимати c модулан ucos Ut mt cos t m q q cos t зиёдтарини волтаж аст. m 0 Агар волтаж дар занљир ω таѓйир пазирад, ќув­ваи sin tбо басомади u iUm Icos t ut U m cos t mcos c 2i u U t cos 0t I cos љараён њам бо њамон басомад таѓйир мепазирад. Аммо ларзишњои m q ω 0 qi mI m cos t RRбо ларзишњои RR ќувваи љараён волтаж њамфаз набуда њам метавоu U m cos t cos барои u Uљараён t нанд. 1БинобарUин дар мавриди умумїi ќувваи лањзаи ω 02 q m I m cos t m U I v m ќимати онї (лањзагї)-и R R m дилхоњи ваќт, яъне ќувваи љараён чунин Im R u U m cos t T q2 I2 I m cos t m L m шакл мегирад: Ri 2C v 2 2v R R 2 56 0T 2P I 2 R P I 2R Um 2 2 I 2 ppi iR m R 0 2v R T 11cos 2 2 2 R 2 1cos 2 P I cos 2 Im Um R P I 2R p i2 R LC 0 u U m sin t 1 Lc u U m cos t qm cos 0t ω 02 q i I m sin t c . (2.23) Ин љо Im ќимати модулан зиёдтарини ќувваи љараён асту φc U m cos tќувваи љараён ва волтаж. – фарќ (ѓељиш)-и фазњоиuларзишњои 1 T i * cos t u * U * m I cos t m Дар занљирњои саноатииRљараёниRтаѓйирёбанда ќувваи љараён ва волтаж ба таври мавзун бо басомади 50 Њз (њертз) таѓйир ме­ U ёбанд. Волтажи таѓйирёбандаро I m mдар ин гуна занљирњо дар марказњои 0T 2 барќ ба воситаи генераторњо њосил мекунанд. R 2 2v T 1. 1 2 2. 0 LC 0 ? P I 2R Дар занљири электрикї 2дар чї гуна шароит ларзиши электроi R меояд? магнитии маљбурї p бавуљуд Оё ќимати онї (ќимати лањзагї)-и ќувваи љараёни таѓйир­ёбанда 1 cos 2 2 дар њама ќитъањоиcos занљири сода (занљири бешоха) якхела буда метавонад? 2 2 I m2 1 2 1 2 2 LC p R t I R I m R cos 2 t 1 cos 2 m 0 §18. Муќовимати фаъол.2 Ќиматњои самарбахши ќувваи 2 2 љараён ва волтаж Акнун биёед ба омўзиши муфассалтари фарояндњое пардозем, ки дар занљири љараёни таѓйирёбанда рўй медињанд. Ќувваи љараён дар занљири барезистор. Бигзор занљир аз ноќилњои пайвасткунанда ва бори дорои му­ќо­вимати муайян, вале кам-индук­тивият (кам-илќо) иборат бошад (рас. 36). Ин бузургиро, ки мо он­ро то њол муќовимати электрикї ё мух­та­саран муќовимат ном бурдем, акнун муќовимати фаъол мегўем. Гап дар он аст, ки занљири љараёни таѓйирёбанда муќови­мати навъи дигар низ дошта метавонад. Муќовимати R бошад, аз он рў «муќовимати фаъол» ном гирифтааст, ки дар сурати вуљуд доштани он занљир энергияи аз генератор (ба занљир) дохилшавандаро фурў мебарад. Ин энергия ба энергияи до­хилии ноќилњои таркибдињандаи Pас. 36 занљир бадал мешавад – далел ин аст, ки ноќилњо гарм мешаванд. 57 LC LC LC 1 1 Ф 1ВScos2nt2nt q 1 qm cos t q LC Ф LC ВScosФ t ВScos2nt q m sin tLC LC 1 Бигзор нўгњои t ВSволтаж e Ф ФВS coscos t sin t дар m sin t ВS q q m sin t занљир аз рўйи ќонуни косинусїLC u U m sin e t низоми Ф ВS cos t ВS sin t m sin t 1 1 LC Lc u=Umcosωt таѓйир ёбад. Ќимати онї (лањ­ u U m cosu tU sin t m за­ гї)-и ќувваи љараёни таѓйир­ i I m sin t t ќимати онии волтаж ёбанда u U mc cos ба Рас. 37. му­таносиб аст (чунон ки дар мав­ р иди љараёни доимї буд). Би­ бар ёфтани ќи­мати u U t cos i I mно­ sin tин барои m c ω 02 q q qmонии cos 0ќувваи t љараён ќонуни Ом­ро татбиќ кардан мумкин аст: 1 00t qm cos Lc u U mucos t Umt cos I (2.24) m cos t R R Дар ноќили дорои муќови­мати ќувваи ља­раён u фаъол U m cosларзиши t Uфmаз iмеояд 1 бо ларзиши волтаж њам­ (рас. Iдоманаи 37) ва m cos t ќув­ваи 2 v Im R R 2 љараён ин хел ёфта мешавад: R T Im L2 U 2 2 (2.25) P I 2 R I m m v 2 0T R T 2 Тавон дар занљири тор.2 Дар занљири љараёни та­ѓ­йир­ p iбарезис­ R 1 2 2v P I R 0 Tёбандаи саноатї ќувваи љараён ва вол­таж басе зуд (бо басомади LC 1 cos2ин 2 њангоми аз но­ќил, чунончи 50 Њз) таѓйир меёбанд. Бинобар cos 2 p i R 1сими лампаи электрикї 2 аз љорї будани љараён миќ­дори энергияи 2 0 дар ёфт. 2 LC шакли гар­мо хориљшаванда 1басе cosзуд I m2 cos 2 низ 122та­ѓйир 1 хоњад 2 2 LCВале ин таѓйироти pфав­ 2мо R t I R I R cos 2 t 1 cos р ї аз назари нињон мемонад. m m 0 22 2меояд, ки ќимати миёнаи 2 љараёнро Аксаран моро лозим тавони 2 I m2 1 ба2 як дав1 2 T барои 2 ин LCё он ќитъаи занљирpва барои муддати назар R t I R I m R cos 2 1 cos 2 m 0ри ларзиш хеле зиёд муайян кунем. 2 Барои ин кофист,2 ки тавони 2 1 T q ω 02 q i миёнаро барои як давр муайян кунем. Ќимати миёнаи тавони якдаврї (тавони ба тўли як даври ларзиш ростоянда)-и љараёни таѓйирёбанда гуфта нисбати энергияи дар муддати як давр ба занљир воридшударо бар муддати як даври ларзиш мефањманд. Тавони љараёни электрикии дар ќитъаи муќовиматаш R љоришаванда ин тавр ёфта мешавад: P = I2R (2.26) Љараёни таѓйирёбандаро барои фосилаи бисёр кўтоњи ваќт собит (доимї) пиндоштан мумкин аст. Бинобар ин тавони онї дар занљири љараёни таѓйирёбанда барои ќитъаи муќовиматаш R аз рўйи формулаи зер ёфта мешавад: p = i2R (2.27) 58 u U m cos t u U m cos t u U cos t I m cos t i m Ru U Rcos t I m cos t i m тавониякдавБиёед, ќимати RU m R I m кунем. Барои ин аввал риро њисоб R U формулаи андак таѓйир m I m(2.27)-ро 2 медињем: P ифодаи I RR барои ќувваи љараён эљодшудаи (2.24)-ро ба 2 pPi 2IR R ва бо назардош(2.27) мегузорем ти ин ки 2 Рас.38 p i R 1 cos 2 cos 2 2 2 1 cos 2 cos 2 аст, ин гуна Iифода њосил мекунем: 1 1 2 2 p m R 1 cos t I m2 R I m2 R cos 2 t 2I 2 21 21 p m R 1 cos 2 t I m2 R I m2 R cos 2 t 2 2 2 (2.28) Нигора (график)-и вобастагии замонии тавони онї дар рас. 38 бо хатти ранга тасвир ёфтааст. Дар тўли чањоряк давр, ваќте ки cos2ωt>0 аст, тавон дар њар лањзаи ваќт назар ба бузургии I2mR/2 зиёд мебошад. Аммо дар тўли чањоряк даври оянда, ваќте ки cos2ωt<0 мешавад, тавон дар њар лањзаи ваќт назар ба I2mR/2 кам хоњад буд. Ќимати миёнаи бузургии cos2ωt барои як давр баробари сифр аст. Ин функсия дар тўли чањоряки давр як ќатор ќи­матњои мусбат мегираду дар тўли чањоряки ояндаи давр соњиби њамон гуна ќатори ќиматњои манфї мегардад. Дар натиља тавони миёнаи якдаврии љараён баробари I2mR/2 асту энергияи дар тўли ним давр хориљшаванда ададан њамчени масоњати росткунљаи 0abc мебошад. Њамин тариќ, тавони миёна p ба узви аввали ифодаи (2.28) баробар будааст: 1 i2 R 0 p i 2 R m (2.29) LC 2 2 Ќиматњои самарбахши 2ќувваи ва волтаж. Аз фор­мулаи I m2 љараён im2 R I m R U mI m 1 i 2 (2.29) аён аст, ки бузургии I2m/2p 2ќимати миёнаи якдаврии квадрати i R 0 2 2 LC 2 ќувваи љараён мебошад: 2 2 21 2 I i R I m I I m0 U R m 1U m (2.30) I 22 i I m mR p i R m LC m 2 2 2 2 2 1 2 2квадратии 2 Бузургии баробар ба решаи ќимати миёнаи квад­ 1m I I R UU m I 2U IImu i2 U mm m m I i I mRRтаѓйир­ U m ёбанда рати љараён ќимати самарбахши ќувваи m 2 2 љараёни 2 2 мешавад: 2 ном гирифтааст. Ин бу­зургї бо њарфи I ишорат U 1 1 рез U m 59 I I Ui 2 u 2 I m UImmIRm I U m m R 2 2 R 1 P I 2 R 1UI I mm рез U Iu2 U Um I 0U m R LC R 2 q pi R I2 i2 m 2 I i2 0 2 LC 2 Im R U mIm 2 2 1 I m Im R Um 2 (2.31) Бузургии ќувваи љараёни доимиро тавре интихоб кардан мум1 2 U ё uон муддат Um дар кин аст, ки энергияи дарUин m муќовиматаш I mќитъаи R њамон муддати R хориљкардаи ин љараён њамчени2энергияи дар 2 1 i R ваќт хориљкардаи љараёни таѓйирёбанда бошад. Барои 0 ин зарур p Ui 2 R m I m самарбахши рез аст, ки ќувваи љараёни доимї LC 1ќувваи I њамчени 2 ќимати im2 R 2 R љараёни таѓйирёбанда бошад.p2Ќимати ќувваи љараёни i R самарбахши 0 2 LC ки 2 I I R U I 2 mќадар ќувваи mљараёни таѓйирёбанда њамчени њамон доимист, m m 2 1 Pi I 2R UI 02 2 энергия дар ноќил дар њамон муддати ваќт I 2 њамон миќдор I mLC R 2 U m I mхориљ i2 m мегардонад. 1q 2 2 2 2ќимати u 1i 2 таѓйирёбанда I Ќимати самарбахшиI волтажи мисли m C m1 I m R U 6 2 самарбахши ќувваи љараён чунин ёфта мешавад: qm 10 2 I i Im Im R Um q 1 2 2 U (2.32) U Uum cos ωtUm . I m m3 C 2 I 10 R 1 Um U u 2зиёдтарини Umm Iќувваи Дар формулаи (2.25)q ќиматњои m CU cos ωt 2 I R љараён ва Um m рез волтажро ба ќиматњои самарбахши онњо иваз мекунем: I R U P I R RUI I 2 i q I2 U m.C sin t U mm1Cрез cos(2.33) t 0 LC 1 Њамин аст ифодаи ќонуни резистордори P CОм I2 Rбарои qUI ќитъаи 2 2 LI I U 0 m q m m m занљири љараёни таѓйирёбанда. u 1 2 LC C моq2C 26 бо ќимат­њои Дар муоинаи ларзишњои электрикї аксаран q 10 1 u 1 2 m XC барои ин ё он лањзаи ваќт муайяншудаи ќувваи љараён, волтаж ва C 6 qC q м.ин. сарукор мегирем (он сон дарωt мавриди омўзиши Uки qm2m3 10 ларзишњои m cos LC I m 10 механикї буд). МуоинаиCхусусиятњои ларзишњо домана Uq U cosумумии I 2m ωt m (амплитуд, ќад), давр ва Iбасомади ларзиш, ќиматњои самарбахшии q XCU C m cos ωt I m 10 3 C ќувваи љараён ва волтаж ва инчунин тавони миёна бисёр муњим qёmбанда мањз ќи­ q CU m cos ωt аст. Амперметрњову волтметрњои љараёни таѓйир­ LC . Ei sin t нишон i q U mCволтажро U ImmC cos t мат­њои самарбахши ќувваи медињанд. љараёну љињат 2 Ѓайр аз ин, муоинаи он E k ќиматњои i q самарбахш U mC sin tбоз C Uаз cos t m мат­луб аст, ки барои ёфтани миёнаи тавони љараёни qm 2 2 2 I m Umќимати C LC 2љараёни 6,3 10 3 c. q m2 LI m таѓйирёбанда р ё, чунонки мегўянд, барои T ёфтани тавони Ei Ek Im 2 ш 2 2 C 2 I U C таѓйирёбанда Р мањз њамин ќиматњо истеъмол ме­ аванд: q LI m m m m 1 m NBS 2C2 . 2 q m LC 2 I m q2m I LC 2 ei XLCi U LI m cos t I m qm IX LC . C Ei I I cos t LI sin mt qm U sin t uE L . LC m m m E i k 2 I m2 qm 3 ei uX 2C C P=I R=UI 1 XC i I* sin C*t * mU 60 Ларзишњои ќувваи љараён дар занљири резистордор бо ларзиш­ њои волтаж њамфаз меоянд. Тавони љараён дар занљири љараёни таѓйирёбанда аз рўйи ќиматњои самарбахши ќувваи љараён ва вол­ таж ёфта мешаванд. 1. Ќувваи љараёни таѓйирёбанда ва волтаж дар занљири барезистор резистордор) чї алоќамандї доранд? ? 2. (занљири Дар шабакањои равшанойї волтажи таѓйирёбандаи 220В ё 127В истифода мешавад. Домана (амплитуд)-и волтаж дар ин шабакањо чиќадарист? 3. Мафњумњои «Ќимати самарбахши ќувваи љараён» ва «ќимати самарбахши волтаж» чї маънї доранд? §19. Конденсатор дар занљири љараёни таѓйирёбанда Љараёни доимї дар занљире, ки конденсатор дорад, вуљуд дош­ та наметавонад, зеро дар ин сурат занљир канда аст (дар байни рўяњои конденсатор моддаи диэлектрикие мављуд аст, ки љараёнро намегузаронад). Аммо љараёни таѓйирёбанда дар занљири конденсатордор љорї буда метавонад. Ба ин дар таљрибаи содае бовар њосил кардан осон аст. Бигзор, манбаъњои волтажи дои­ мї ва таѓйирёбанда дошта бошем. Бигзор, волтажи доимї дар нўгњои занљир њамчени ќимати самарбахши волтажи таѓйирёбанда бошад. Бигзор, занљире дошта бошем иборат аз конденсатор ва тафслампае (рас.39), ки бо якдигар паёпай пайвастанд. Дар сурати ба занљир пайвастани манбаи Рас. 39. волтажи дойимї (яъне дар сурати тарафи чап гардондани калид) лампа дарнамегирад. Аммо агар калидро тарафи рост гардонем, яъне занљирро бо манбаи љараёни таѓйирёбанда пай­вандем, лампа дармегирад, ба шарте, ал­батта, ки конденсатор гунљоиши ба ќадри кофї зиёд дошта бошад. Биёед мулоњиза кунем: чї навъ мешавад, ки љараёни таѓйир­ ёбанда дар занљири канда љорї бошад (бар­ќањои электрикї дар фа61 00 pi R LC LC 22 1 2 i R U U 2 m pi R Im m 0 22 22 LC I mI mRR UUm mI mI m 2 2 2 I mI m XL i i 222 22 I m2 I m R U m I m 22 2 1 i v0 зои байни рўяњои ин сў 1–1он сў кўчида наметавонанд2 2 2 конденсатор 2 LC I I i 2i I2mI m I mI RRUUm ку)? m m 22 1 Гап дарI он таъсири волтажи таѓйир­ аст, i 2 ки конденсатор I m I m R Uбо 1 m 1 1 ёбанда ба таври даврї 2 пур (барќаманд) ва холї (бебарќа) мешавад v UU uu2 2 UUm m I I UUm m 2 LC mm ва љараёне, ки њангоми пур шуданњову22холї шуданњои RR конденсатор 1 2 U ба вуљуд меояд, m U uмўяки лампаро Um I метафсонад. m 1 2 ки ќувваи UU Акнун биёед бинем, љараён дар занљире, R ImI mрез рез ки танњо C I I 2 конденсатор дорад, чї тавр таѓйир мепазирад (рас.40). Муќо­ви­ 4 Lv RR U рўяњои конденсаторро I ба эътибор наме­гирем. мати ноќилњо ва m рез I 22 11 2 PPконденсатор I I RRUI R рўяњои Волтажи байни UI баробари q 0 q 0 0 волтажи нўгњои LC LC занљир мебошад:2 1 q P I R UI q 0 1 uu1 12 2LC 02 C C 6 6 q LC qqm m10 10 Пас, u 1 2 Cqq 6 10ωt qUU cos (2.34)q qm cos mm m cos ωt CC I mI m10 1033 q аст. Барќаи конденсатор U m cos ωt бо ќонуни qqCU CU cos cosωt ωt C I m mmmcosωt 10 3 q=CU (2.35)q qm sin q CU ωt таѓйир меёбад. Ќувваи ки маънии њосилаи замонии барќа m cos љараён, 2 πv sin t U mC cos i iмешавад: UUmC qq дорад, чунин ифода карда t t 0 m C sin t U m C cos 22 i q U mC sin t U mC cos t , (2.36) 2 2 m2 I mI mUUm mCC T 2 qq2 m2 2LILI m m волтажи рўяњои 0 яъне ларзишњои ќувваи љараён назар ба 2ларзишњои 2 2 C 22 2 C I m U m C q LI m m 1 1 доранд конденсатор ба ќадри π/2 пешї (рас. 41). Ин он гуна маънї XXC C e Ф Cбарќаманд C 2C 2шудани конденсатор дорад, ки дар лањзаи оѓози ќувваи qq2 m2 m 1 X C асту волтаж ќимати сифрї LC LC 2 2 Ва гоњи ба љараён зиёди зиёд дорад. Ф Ф m UU C I mm I ављ расидани волтаж ќувваи мешавад ва ѓ. q 2сифрї I I љараён m XLC XC C ифода e Ф m sin 2 Доманаи ќувваи љараён чунин карда мешавад: U I m I q q I =U Cω. m m LC LC . . (2.37) XC EEi i m m e m sin I mI m qm . EEk k LC Ei Im qqm m m Фm33 T LC 2 2 T 2 LC 2 6,3 6,310 10 c Ek EE EE Ei Ek ei u Рас. 40 62 i I m sin t kk I mI me N q T 2 LC 2 m 6,3 103 c. 1 1 eieiuu e2 N 2 m mImNBS NBS. . i i i iImI mmsin sin t t . NBS Рас. 41 eieiLLiiLLI mI mcos cost t u1 e1 u2 e2 ei Li LI m cos t 1 1sin uuLLI mI mcos cost tLLI mI msin sin t t UUmUmsin t t 2 2 U 2 2 u LI cos t LI sin t U sin t q CU m cos ωt i q U mC sin t U mC cos t 2 i q U mC sin t U mC cos t 2 I m U m C q 2 m LI 2 m Агар I 1m U m C q22Cm LI22 m (2.38) X C C 2 C 22 1 q m XC LC 2 ишорат кунем ва ба љойи ќувваи саC U љараёну волтаж ќиматњои qI 2 mm I марбахши онњоро истифода кунем, LC 2 X UC I m (2.39) I q LC m . Ei XC qI mm мешавад. Бузургии XC, яъне бузургии чаппаи њосили зарби LC . басоE ki мади доиравї ва гунљоиши конденсатор муќовимати гунљойишї Im qm ном гирифтааст. Роли ин бузургї ба роли муќовимати фаъол, яъне T LC 2 2 6,3 103 E k E E i k муќовимати R дар ифодаи ќонуни Ом ЌиматиqI mm монанд Tмебошад. LC 2 2 6,3 103 самарбахши ќувваи љараён ваEќимати самарбахши волтажи байни E Im ei i u k NBS. рўяњои конденсатор айнан њамон тавр алоќаманданд, ки ќувваи m љараён ва волтажи ќитъаи занљири љараёни доимї мувофиќи ei iI usin t m NBS. m ќонуни Ом алоќамандї доранд. Ин имкон медињад, ки бузургии sin ie таѓйирёбанда I t XC чун муќовимати ба љараёни доштаи конденсатор m i Li LI m cos t (муќовимати гунљойишї) муоина шавад. I m cosбошад, t Њар ќадре ки гунљоишиeконденсатор љараёни i Li Lзиёд шудани барќаманд кардани он (он ки дар натиљаи пур ва холї u LI m cos t LI m sin t U m sin t конденсатор ба вуљуд меояд) њамон ќадр бештар хоњад буд. Инро 2 u L I t L I t U cos sin sin t m m m санљидан душвор нест: дар сурати зиёд кардани гунљойиши кон2 m Um LIm денсатор тафси лампа зиёд мешавад. Бо вуљуде ки муќовимати . NBS m муќовимат кон­денсатор ба љараёни доимї Um бењад U L I зиёд аст, њамон m m . Ин му­ I ба љараёни таѓйирёбанда, яъне m XC ќимати нињої дорад. NBS L 2 Ба 2 ќадри NBS U ќо­вимат ба ќадри афзудани Iгунљойиш кам мешавад. m T 3,8 102 c. m афзудани басомад низ. m 2 2NBS L XLL T ки барои 3,8 102 c. Инро низ мушоњида кардан душвор нест, ба шарте Lтасвиршуда XL X L Lтанзимша 2πmvL ѓизо додани занљири дар рас.39 генератори U I вандабасомади љараёни таѓйирёбанда истифодаXшавад. Басомади X L L 2 πvL L U љараёни таѓйирёбандаро оњиста-оњиста зиёд карда, дидан X L мумкин I 0,08 L муќовимати аст, ки тафси лампа зиёд мешавад,Xзеро дар ин маврид 1 L 2 π v X XC кам ва, аз ин њисоб, ќувваи0 љараён зиёд мешавад. LC L L 0,08 1 Дар хотимаи ин банд бояд ки дар тўли љањоряк даври 2 πv 0бигўем, LC пур (барќаманд) шудани ларзиш, яъне гоњи то ба њадди зиёдтарин конденсатор занљир энергия мегирад ва онро дар шакли энергияи майдони электрикї захира мекунад; ва дар чањоряк даври дигар, яъне њангоми холї (пардахт) шудани конденсатор ин энергия ба шабака бозмегардад. 63 * * * Муќовимати занљири конденсатордор ба њосили зарби гун­љойиш ва басомад мутаносиби чаппа мебошад. Ларзишњои ќувваи љараён аз ларзишњои волтаж ба ќадри π/2 пешї доранд. дар занљири љараёни таѓйирёбанда чї алоќамандї доранд? ? 2. сатор Оё занљире, ки танњо конденсатор дорад, энергия хориљ мекунад? 1. Ќиматњои самарбахши ќувваи љараён ва волтажи рўяњои конден- Муќовимати худи занљирро ба назар нагиред. 3. Калиди занљир як навъ конденсатор аст. Пас, чарост, ки калид занљирро на мисли конденсатор медорад, балки онро канда мекунад? §20. Ѓалтаки индуктивият (илќоѓалтак) дар занљири љараёни таѓйирёбанда Ѓалтаки индуктивият ќувваи љараёни таѓйирёбандаро дар занљир кам мекунад. Инро дар таљрибаи содае озмудан мумкин аст. Бигзор, занљири таљрибавии мо аз ѓалтаки дорои индук­ти­ вия­ти зиёд ва тафслампае иборат бошад (рас.42). Ин занљирро ба воситаи калиди дуќуша ба занљири љараёни таѓйирёбанда ё ба занљири волтажи доимї пайвастан мумкин аст. Фањмост, ки дар ин маврид волтажи доимї ва ќимати самарбахши волтажи таѓйирёбанда бояд байни худ баробар бошанд. Таљриба нишон медињад, ки чароѓ дар сурати истифода шудани волтажи доимї равшантар мешавад. Пас, дар занљири муоинашаванда ќимати самарбахши ќувваи љараёни таѓйир­ёбанда назар ба ќувваи љараёни доимї камтар будааст. Рас. 42. 64 Рас. 43. 0 p i RI 2 m R2 U m I m LC v10 2 2 2 1 2 I i I 2 2 2 Im I m R U m I mI i 2 I mm 2 1 i 2 I i2 Im 2 Im R Um 2 2 2 2 1v1 Um Uаст. Сабабгори ин рўйдод падидаи худ-индуксия (худ-илќо)U 2m 1 uu2 2 U 2 U I mба манбаи 1I дарi сурати Дар боби 1 (§8) гуфта шуд, ки волтажи I R U 2 2 m m U u Um I 2 m m ќувваи љараён дар занљир доимї пайвастани ѓалтаки индуктивият 2 R U C на якбора, балки оњиста-оњиста зиёд мешавад. Майдони элекI U 1 2 U I 4 m U u U R m I m пайдошаванда трикии тўфонии њангоми љараён U афзудани ќувваи R I m 2 рез I монеи њаракати электронњо мегардад ва танњо пас азRгузаштани 2 R q P II 2 R R UI UI P муддате ќувваи љараён то ба ќимати зиёдтарини худ (ќимати U I m рез 1 мерасад. мутобиќ ба бузургии P волтажи I 2 R UIIзанљир) q 0 R 2q u LC то ба ќиматњое, Агар волтаж зуд таѓйир ёбад, ќувваи љараён 1 2 u 1 2 0 C q I 2 R бо C 1 ба онњо ки дар сурати доимї будани волтаж мурури замон P UI u 0 1 2 мерасид, расида наметавонад. C LC qq 10q6 таѓйирёбанда U m cos cosqωt ωt qm Хулоса, ќимати зиёдтарини ќувваиqmљараёни (яъне U m C u 1 2 q C доманаи он) мањдуд аст: падидаи индуктивият (худ-илќо)-и C U mонро cos ωt 6 q 10 3 CU m cos cos ωt C ва њар ќадре ки занљир мањдуд мекунад индуктивият ва басомади m q ωt qm qq CU Im 10 m q волтажи таѓйирёбанда зиёд бошанд, ќувваи љараёни номбурда q CU cos ωt U m cos ωt њамон ќадр камтар хоњад mбуд.C I m 10 3 i q U mC0 si2 i як q U mC si Биёед, ќувваи љараёнро дар занљире муайян кунем, ки q CU cos ωt m ѓалтаки индуктивият дошта бошад ва индук­ти­вияти t U i (илќоѓалтак) q U mC sin m C cos t 2 I m U m CT гуна2занљир фаъоли онро ба назар нагирифтан мумкин бошад. Ин I m U m C дар рас.43 тасвир ёфтааст. Аввал њамбастагии волтажи нўгњои i q U C t U C sin cos t 2 2 m m I m U m C электрикї q m (ЌуМЭ)-и LI m худ-индуксияи ѓалтак ва ќувваи муњаррикаи 2 11 X C e Ф X дар он пайдошавандаро муќаррар мекунем. C C 2C 2 C 1 I m U mбошад C (R=0), Агар ѓалтак муќовимат q 2 mшиддати LI 2 m май X C надошта Ф Cандаруни ноќил дар њар U дони электрикї низ ваќт бояд U q 2 m лањзаи 2C 2 II LC мувофиќи 1 сифрї бошад. Дар аксиUњол ќувваи ќонуни Ом XC e Ф 2 Xљараён X C m C шид­датиI майдон бењад зиёд мебуд. IСифрї будани аз он рўим- C 2 q m X C майдони элект­рикии конпазир аст, ки шиддати LCтўфонї 2 (EE i )-и e m U i qmњар нуќта I mмодулан зодаи май­до­ни магнитии таѓйирёбанда дар I LC . Ei E k XC Im баробар, вале самтан муќобили шиддати майдони кулонї ( E m k )-и q дар ноќил офаридаи барќањои ќутбњои манбаъ ва барќањои но­ E Ek LC m . E Ei i k E ќилњои занљир мебошад. e1 N q i E I 3 k mm T LC 2 2 6,3 10 c. E E ки кори хоси майдони тў­ Аз баробарии i k бармеояд, Ek Im e N e u 2 i ei u фонї (яъне ЌуМЭ-и худ-индуксия е ) модулан баробар, вале самтан q i T 2 кори LC хоси 2 m 6,3 10 u муќобили кори хосиei майдони кулонї Азбаски Ei Eмебошад. ii II m Isin sin ttu1 e km NBS. майдони кулонї ба волтажи нўгњои ѓалтак баробар мебошад, пас,m m t e u . i I m sin чунин навиштан мумкин аст: II me i m NBS. eeii LLii uLL2 m Дар сурати ба таври мавзун (ба таври њармоникї), яъне аз e L i L I cos t i I mmsin t i рўйи ќонуни U1 II m cos tt cos uu LL m U e Li LI cost 65 2 I i2 m 2 m u LI m cosit LI m sin t U m sin t 2 Um LL I2m U m Im t LI m sin t U U m sin u1 te Um LIm u LI m cos m . I m2U mm Im NBS I m UEm C i q 2 m LI 2 m e I m m sin 2t q m 2C LCI .Em C 2 U k Ei q LI22 m Ф m m 1 I m X q m m C C 2C T2 2 2 LC 2 m Ek Ei Ek 1 q m Im XC 32 e1 N1 qmi = ILC sinωt C U 2 I m m T 2I LC 10q c. m ei 2u I 6,3 Ei Ek e2 .N 2 NBS LCќувваи 2m љараён таѓйир ёфтани m X UC I m ин ќадр худ-индуксия I ЌуМЭ-и q ei u sin i I t m X LC m . u1 e1 m ENBS C. буд: хоњад i qI mm i I m sin t LC e L i L I cos . t . (2.40) i m E ki I m u2 e2 q Азбаски u =T −e LCволта 1 аст, 2 пас, 2 m 6,3 1 ei Рас. Li 44. LI m cos E tk E E баробари U tqIm 1 NU i жи нўгњои uk LIѓалтак 1 m cos t L I m sin 1 m 2 T LC 2 2 6,3 1 U 2 I m 2 N 2 eEi i uEk NBS u LI m cos t LI m sin t U m sin t . Um 2 LIm m 2 m . usin t ieiI NBS NBS . аст. m m волтаж мешавад, ки ин љо Um=LωIm домана u1 e1 Um m I (амплитуд)-и Um LIm t i нўгњои .m sinm ѓалтак Пас, ларзишњои волтажи аз ларзишњои ќувваи I ei Li LLI m cos t 2љараён 2 NBS NBS љараён ба ќадри U m π/2 пешї доранд ё худ ларзишњои ќувваи T 3, U1 I1 U 2 I Im m 2 аз ларзишњои волтаж ба ќадри π/2 аќибанд. LXLI m cos t e L i i L 2 2 NBS L I 2 Дар лањзаи ба нуќтаи ќувваи Tављu(максимум) расидани c.sin t U t3,8 I mволтаж LI m cos L10 1 2U m sin XL шудани L2 2I πvL љараёнсифрї сифрї L X L мешавад (рас.44). Ва mдар U U лањзаи 2 u зиёди LII m cos tхоњад LIбуд. 1U m sin m sin t волтаж ќувваи љараён модулан зиёд 2 Lѓалтак 2IπmvL X Lљоришаванда X L Uдар mL Доманаи m . XQL I 2 Rt U ќувваи љараёни NBS I 0,08 mL Um U L mIm 1 X 2 π v . L (2.41) IXm 0 U 1 N1 0L,08 LC 2NBS 2 NBS L L U 1 T 102 c U 2 N3,8 2I mπv m аст. Агар 0 2 m 2 2NBS L XL LC ωL=XL L T (2.42) 3,8 102 c L X L ќувваи љараёну X L L 2πmvLќи­ ишорат кунем ва ба љойи доманањои волтаж U мат­њои самарбахши онњоро бигзорем, мебинем, ки I X L L 2 πvL X UL X I ,08 L L 0(2.43) 1 X 2Xπv 0 L LC 0,08 ва L Lдоиравї мебошад. Бузургии XL, ки ба њосили 1 зарби басомади 2 π v 0 зариби индуктивият баробар аст, муќовимати индуктивї (муќо­ LC XC вимати илќої) ном дорад. Мувофиќи формулаи (2.43) ќимати самарбахши ќувваи ља­раён бо ќимати самарбахши волтаж ва муќовимати индуктивї таносубе дорад, ки он ба ифодаи ќонуни Ом барои занљири љараёни доимї монанд мебошад. Муќовимати индуктивї ба басомади ларзиш ω вобаста аст. Ља­раёни доимї индуктивияти ѓалтакро умуман «њис наме­кунад». Барои ќимати ω–0 муќовимати индуктивї сифрї (XL=0) мебошад. 66 Њар ќадре ки волтаж зудтар таѓйир пазирад, ЌуМЭ-и худин­дуксия њамон ќадр бештар ва доманаи ќувваи љараён њамон ќадр хурдтар меоянд. Вобастагии муќовимати индуктивиро ба басомад дар таљрибае ошкор сохтан осон аст, ки барои ѓизо додани занљири дар рас. 42 тасвиршуда генератори танзимшавандабасомади љараёни таѓйирёбандаро истифода кунем. Дар ин гуна таљриба имкони таѓйир додани индуктивияти ѓалтак (чунончи, имкони таѓйир додани адади печњои он)-ро низ дар назар доштан мебояд. Дар сурати зиёд кардани басомад ё индуктивият ќувваи љараён дар занљир кам мешавад ва чароѓ хира месўзад. Ин он гуна маънї дорад, ки бо зиёд шудани L ва ω муќовимати занљир меафзояд. * * * Ѓалтаки индуктивият (илќоѓалтак) ба љараёни таѓйирёбанда муќовимат мекунад. Ин муќовимат, ки мо онро муќовимати индуктивї номидем, ба њосили зарби зариби индуктивият ва ба­ сомад баробар аст. Дар занљири электрикии ѓалтакдор ларзиш­њои ќувваи љараён аз ларзишњои волтаж ба ќадри π/2 пешї до­ранд. ? 1. Ќиматњои самарбахши ќувваи љараён ва волтаж дар ѓалтаки индуктивият (илќоѓалтак)-и муќовимати фаъолаш назарногир чї тавр алоќаманданд? 2. Сабаб чист, ки ЌуМЭ-и худ-индуксия ва волтажи нўгњои ѓалтак аломати муќобил доранд? §21. Резонанс дар занљири электрикї Дар муоинаи ларзишњои механикии маљбурї мо шуморо бо резо­нанс ном рўйдоди муњим шиносонда будем. Резонанс дар сура­ те рўй медињад, ки басомади хусусии система њамчени басомади таѓйироти ќувваи берунї (ќувваи ларздињанда) бошад. Ва агар соиш кам бошад, доманаи ларзишњои маљбурии муќарраршуда як­ бора меафзояд. Њамранг будан, ё чунонки мегўянд, овор омадани ќонунњои ларзишњои механикиву электромагнитї имкон медињад хулоса бигирем, ки падидаи резонанс дар занљири электрикї низ ба вуљуд омада метавонад, ба шарте ки он занљир контури лар­зишзои соњиби ин ё он басомади хусусии ларзиш бошад. 67 u LI m cos t LI m sin t U m sin t 2 m Um резонанс LIm Дар ларзишњои механикї барои ками ќиматњои . NBS электрикї зариби соиш ба хубї зоњир мегардад. Дар занљири U роли зариби соишро муќовимати I m mфаъол R мебозад. Мањз њамин L дохилии ноќил2табдил 2 NBS муќовимат аст, ки боиси ба энергияи ёфтани T 3,8 102 c. энергияи љараён мегардад (ноќил мешавад). Бинобар mин дар L Xгарм L контури ларзишзо резонанс дар сурати кам будани муќовимати фаъол хубтар зоњир мешавад. X L L 2 πvL U Агар муќовимати фаъол I кам бошад, басомади ларзишњои X L кардан мумкин аст: хусусии контуриро ин тавр бањодод 0 1 LC L XL 0,08 2 πv Ќувваи љараён дар ларзишњои маљ­бурї дар сурате ба ављ мерасанд (максимум мегирад), ки басомади волтажи таѓйирёбандаи ба контур «васлшуда» њамчени басомади хусусии контури ларзишзо бошад, яъне 1 i2 R U U 0 . (2.44) p i 2R m Im m LC 2 XL XL Резонанс 2(дар контури ларзишзо) – ин падидаи якбора аф2 I I m маљбурии R U m I m ќувваи љараён мебошад, 1 зудани доманаи i 2 m ларзишњои v0 2 ба басомади ки дар натиљаи 2 хусусии 2 контури ларзишзо њамчен 2 LC ома­дани басомади1волтажи таѓйирёбандаи берунї рўй медињад. 2 I iќувваи I m I m дар Доманаи љараён лањзаи резонанс. Њангоми резо­ 1 R U m v . 2 нанс дар контури ларзишзо (мисли мавриди резонанси механикї) 2 LC барои аз манбаи берунї ба контури ларзишзо ворид гардидани 1 U u 2 мусоид Um фароњам I m m меояд. Тавони љараёни контурї 1 энергия U шароити 2 R ки ќувваи љараён ва волтаж C дар мавриде зиёди зиёд хоњад буд, 4 2 Lv 2 њамфаз бошанд. U I рез пайвастани БоядI фањмо бошад, ки mбаъди волтажи таѓйир­ 2 R ќимати резонансии ќувваи љараён на якбора q 0 q ёбандаи берунї 1 муќаррар P мешавад. I 2 R UIМуќаррар 0 шудани ларзишњо ба таври тадриљї 1 рўй медињад. Доманаи ларзишњои LCќувваи љараён то даме меаф02 2 зояд, ки энергияи дарq тўли як давр дар 1 резистор хо­риљшавандаULC U 2 imR up ба i дар Im m 0 контур ворид­шаванда баробар 1 R њамон 2 ба энергияи муддат C LC 2 XL L qm 10 6 q qX ояд, яъне m cos 0 t 2 q I m2 Im R U mIm 1 i 2 U 3 m cos ωt vq0 q sin t . C 2 I m2 10 2 2m LC0 Ин муодила баъди ислоњ кардан шакли содае мегирад: q CU cos 1 ωt I R=U , (2.45) I i 2 m I m Im R Um 1 68 m m 2 i q 2 U m1C sin t U U mC cos t 2 U u Um I m m 2 R I m U m C q 2 m LI 2 m 2 πv . v 0 2 LC 2 T 2 1 0 C 4 2 Lv 2 I m2 i 2 2 Im R U mIm 2 2 2 v0 1 Im Im R Um яъне доманаи ларзишњои резонансии 2 I i2 ќувваи љараён бояд ин тавр ёфта шавад: U u2 1 Um 2 Im Um . R (2.46) v 1 2 LC 1 . 2 LC C 1 10 5 Ф 10 4 Lv 2 2 Дар мавриди R→0 доштан ќимати U I m љараён бењад меаф­ резонансии ќувваи рез I 2 зояд: (I ) →∞. Ва баръакс, ба ќадри R q 0 q m рвз зиёд шудани R ќимати 1 резонансии P I 2 R љараён UI 0 мешавад. Дар сураќувваи кам 1 LC дар бораи 02 ти зиёд будани муќовимат q LC 1 2 сухан рондан маъние надорад. u резонанс 6 ВобастагииCдоманаи ќувваи љараён ба qm 10 q qm cos 0t басомад барои муќо­виматњои гуногуни q Рас. 45. 1U R <R <R3ωtдар рас. 45 тасвир ёфтааст. m 2cos 3 C q qm sin 0t I m 10њамзамон бо ќув­ Њангоми резонанс волтажи нўгњои ѓал­таки ин­дук­тивият ва рўяњои конq ваи CUљараён m cos ωt денсатор якбора меафзояд. Ин вол­тажњо дар сурати 0 кам 2 πvбудани муќовимати фаъол назар ба вол­ ќимати чандин бор тажи берунї t U mC cos t i зиёд q ги­ C sin Uрmифта метавонанд. 2 2 T падидаи 2 LC Барои дар занљири электрикї мушоњида кардани 0 анс мешавад, ки дар рас.46 тасвир ёф2 I mрезо­ U mнC дастгоње2 mистифода LIманбаи m тааст. Ин љо ба q сифати волтаж манбаи берунии e Фвол­тажи 2 C 2 таѓйирёбандаи танзимшавандабасомад истифода шудааст. Басо1 X мадиC ларзишњои волтажи беруниро тадриљан зиёд Фкарда, Фдидан m sin t C 2 q m ќувваи љараён (ки бо амперметр чен мумкин аст, ки дар занљир LC 2 e Ф m sin (ки t мешавад) ва нўгњои ѓалтаки U I m индуктивият ё рўяњои конденсатор I ба воситаи волтметр чен мешавад) чї тавр таѓйир мепазиранд. Ин XC меафзоянд. бузургињо њангоми резонанс дањњо ва њатто садњо eбор m sin t qm LC . Ei Im m Фm Ek Ei Ek T 2 LC 2 ei u m NBS. e N qm 6,3 103 c. 1 1 Im e2 N 2 u1 e1 i I m sin t u2 e2 ei Li LI m cos t U 1 1 N1 69 K U 2 2 N2 u LI m cos t LI m sin t U m sin t 2 2 Um LIm m Рас.46. . u1 e1 Истифодаи резонанс дар радио­ алоќа. Радиомављњои афкан­даи фирис­ тандањои гуногуни мављњои радио дар мављрабо (антен)-и радиодастгоњи ќа­ бул љараёнњои таѓйирёбандаи гуно­ гунбасомад меангезанд (њар дастгоњи мављфиристанда дар рўйи басомади муайян амал мекунад). Мављрабои дастгоњи ќабул бо контури лар­зишзо Рас.47. ба таври индуктивї пайваст (яъне илќо­пайваст) аст (рас.47). Ба василаи индуксияи элек­тро­магнитї дар ѓалтаки контурї ќув­вањои муњаррикаи электрикии та­ѓйир­ ёбандаи хоси басомадњои индук­сияшуда ва ќуввањои љараёнњои хоси ин басомадњо ба вуљуд меоянд. Аммо ларзишњои ќувваи љараён дар контур ва волтаж дар нўгњои контур танњо њангоми резонанс бузургии зиёд доранд. Њаминро дар назар дошта, мегўянд, ки контур аз њама ларзишњои дар мављрабо ангехташуда танњо яктоашро «интихоб мекунад» – њамонеро, ки басомади ларзиши он њамчени басомади хусусии контур бошад. Ба басомади матлуб ω0 љўр кардани контур маъмулан бо роњи таѓйир додани гунљойиши контур ба даст меояд. Мо­њияти амали ба ин ё он радиомављ љўр кардани радио­дастгоњи ќабул низ дар њамин аст. Зарурати ба назар гирифтани имкони рўйдоди резонанс дар занљири электрикї. Дар баъзе мавридњо падидаи резонанс занљири электрикиро хароб карда метавонад (хусусан дар мавридњое, ки њангоми эљод кардани занљир ин имкон аз назар дур монда бошад). Љараёнњои дорои ќувваи беш аз њадди муайян ноќилњои дастгоњро таф­сонида метавонанд, волтажњои беш аз њадди муайян боиси рўй додани рахнаи ойиќњо (изолятсияњо) гардида метавонанд ва ѓ. Ин навъ харобињо дар асри гузашта, ваќте ки на њама ќонуниятњои ларзишњои электрикї маълум буданд ё ба назар гирифта намешуданд, борњо рўй додаанд. * * * Њангоми истифода кардани ларзишњои электромагнитии маљ­ бурї рўй додани падидаи резонанс – афзоиши якбораи домана (ам­ плитуд)-и ларзиши ќувваи љараён ва волтаж имконпазир ме­бошад. Ин падида дар натиљаи њамчен омадани басомади лар­зишњои волта­ 70 жи таѓйирёбандаи берунї бо басомади лар­зишњои хусусии дастгоњи истифодакунандаи мављњо рўй медињад. Радио­алоќа бар истифодаи падидаи резонанс асос ёфтааст. ? 1. Оё домана (амплитуд)-и ќувваи љараён њангоми дар контури лар­зишзои муќовимати фаъолаш R рўй додани резонанс назар ба ќувваи љараёни доимие, ки дар занљири дорои њамин гуна муќовимати фаъол ва волтажи доимии доманааш њамчени доманаи волтажи таѓйирёбанда љорист, зиёд буда метавонад? 2. Фазњои ларзишњои ќувваи љараён ва волтаж њангоми резонанс чї ќадр фарќ мекунад? 3. Хусусиятњои резонансии контури ларзишзо дар чї гуна шароит хубтар зоњир мегарданд? §22. Генератори батранзистор. Ларзишњои худбахудї (автоларзишњо) Ларзишњои маљбурие, ки мо то њол дар бораи онњо сухан рон­дем, аз асари волтажи таѓйирёбандаи зодаи генераторњои ист­гоњи барќ ба вуљуд меоянд. Ин гуна генераторњо ларзишњои баланд­басомадеро, ки барои воќеї гардонидани радиоалоќа заруранд, ба вуљуд оварда наметавонанд. Барои ин мебояд, ки суръати гар­диши ротори ге­ нератор баѓоят зиёд бошад. Ларзишњои баланд­басомадро ба во­ ситаи дастгоњњои навъи дигар, чунончи ба воси­таи генераторњои батранзистор ба вуљуд овардан мумкин аст. Номи ин генератор аз он љо пайдо шудааст, ки яке аз ќисмњои он тран­зистор ном асбоби нимноќилист (аз калимањои инглисии transfer — инти­ќол додан ва resistor – муќовимат). Генератор асбобест мураккаб. Вале омўзиши сохт ва дарки ко­ри он барои шумо, хонандањои азиз, чандон душвор нест. Системањои худларз. Дар занљири электрикї ларзишњои маљ­бурии хомўшнашаванда ба василаи волтажи даврии берунї нигањдорї мешаванд. Бар иловаи ин тарзњои дигари ба вуљуд овардани ларзишњои хомўшнашаванда низ имконпазиранд. Бигзор, дар системае, ки ларзишњои электромагнитии озод­ро нигоњдорї карда метавонад, манбаи энергия мављуд бо­шад. Агар худи система рафти ба контури ларзишзо ворид гарди­ дани энергияро (барои пур кардани љойи энергияи талафшуда) 71 низом дода тавонад, дар ин гуна система ларзишњои хомўш­ нашаванда пайдо шуда метавонанд. Системањое, ки дар онњо ларзишњои хомўшнашаванда аз њисоби манбаи дохилисистемии энергия нигањдорї мешаванд, системањои худларз ном гирифтаанд. Ларзишњои хомўшна­ша­ вандае, ки дар система бе ёрмандии ќуввањои даврии берунї вуљуд дошта метавонанд, автоларзиш ё ларзиши худбахудї ном доранд. Генератори батранзистор мисоли системаи худларз мебо­шад. Ин генератор ќисмњои таркибии зайл дорад: транзистор, манбаи энергия ва контури ларзишзои иборат аз конден­са­тори дорои гунљоиши С ва ѓалтаки индуктивият (яъне илќо­ѓалтак)-и соњиби илќои L. Тавлиди ларзишњои хомўшнашаванда дар контур. Чунонки дидем, агар конденсатори контури ларзишзо барќаманд (заряднок) бошад, дар контур ларзишњои хомўшнашаванда ба вуљуд меоянд. Дар охири њар як даври ояндаи ларзиш барќаи рўяњои конденсатор назар ба аввали давр камтар мешавад. Миќдори умумии барќа бобаќост, албатта, вале дар ин маврид миќдори барќаи мусбат дар яке аз рўяњо ва барќаи манфї дар рўяи дигар ба ќадри модулан баробар кам мешавад. Дар натиља энергияи ларзишњо мекоњад, зеро он ба квадрат (яъне тавони ду)-и бузургии барќаи яке аз рўяњо мутаносиб мебошад (ин аз формулаи 2.1 аён аст). Барои он ки ларзишњо хамўш нагарданд, зарур аст, ки љойи энергияи талафшуда дар њар даври ларзиш пур карда шавад. Барои пур кардани љойи энергияи талафшудаи контур ба конденсатор тадриљан энергия додан мебояд. Ин дар сурате имконпазир аст, масалан, ки контур дар њар давр ба манбаи энергия пайваста шавад. Конденсаторро танњо дар њамон фосилањои ваќт ба манбаъ пайвастан мебояд, ки рўяи ба ќутби мусбати манбаъ васлшудаи он мусбатбарќаманд бошад (рас.48). Танњо дар њамин маврид контур аз манбаъ энергия гирифта, љойи энергияи талафшударо пур карда метавонад. Аммо агар калидро дар лањзае бандем, ки рўяи ба ќутби мусбати манбаъ васлшуда манфибарќа бошад, он гоњ конден­сатор ба воситаи манбаъ холї (бебарќа, пардахт) мешавад (рас. 49), яъне дар ин маврид энергияи конденсатор мекоњад. Пас, дар сурати ба конденсатори контур њамеша пайваст будани манбаъ контур ларзишњои хомўшнашавандаи худро нигањдорї карда наметавонад, зеро дар тўли ним давр контур аз манбаъ 72 Рас.48. Рас.49. энергия мегираду дар муддати ним даври оянда онро «аз даст» медињад. Бинобар ин манбаъро ба контур танњо дар лањзањои мусоид пайвастан мебояд. Барои ин калид (ё чунонки мегўянд, даричаи контур)-ро худкор кардан зарур аст. Ин гуна калид бояд баѓоят зудкор бошад. Транзистор мањз њамин гуна калиди бешаст (беинерсия) аст. Транзистор аз се нимноќили гуногун таркиб ёфтааст: баз (бун), коллектор, эмиттер. Дар эмиттер ва коллектор њомилони асосии барќа (Бун) якхелаанд, чунончи љавф мебошанд (онњоро нимноќилњои навъи p ё мухтасаран p-нимноќилњо мегўянд); аммо Рас.50. ноќилони асосии баз аломати дигар – аломати муќобил доранд, масалан электронанд (ва нимноќилњои навъи n ё худ n-нимноќилњо ном гирифтаанд). Тарњи транзистор дар рас.50 омадааст. Кори генератори батранзистор. Тарњи содаи генератори батранзистор дар рас.51 тасвир ёфтааст. Контури ларзишзо паёпай бо манбаи волтаж ва транзистор тавре пайваст шуда­аст, ки эмиттер потенсиали мусбат дошта бошаду коллектор – по­ тенсиали манфї. Дар ин сурат марзи эмиттер – баз (ки гузарљойи эмиттерї ном гирифтааст) гузаргоњи ростакї аст, вале марзи баз – коллектор (гузарљойи коллекторї) гузаргоњи чаппа мебошад ва, аз ин рў, дар ин маврид љараён дар занљир љорї нахоњад буд. Ин мутобиќи њолати канда (кушода) будани калид дар рас. 48 ва 49 мебошад. Рас.51. 73 Барои он ки дар занљир љараён ба вуљуд ояд ва њангоми ларзиш љойи энергияи талафшудаи конденсатори контурро пур карда тавонад, ба баз потенсиали нисбат ба эмиттер манфї додан ме­ бояд ва ин кор бояд дар лањзањое су­рат бигирад, ки рўяи болои кон­ден­сатор (рас.51) дорои барќаи мусбат бошаду рўяи поён – дорои барќаи манфї. Ин њолат мутобиќи мавриди баста будани калидест, ки дар рас. 48 омадааст. Дар лањзањои манфї будани рўяи боло ва мусбат будани рўяи поён љараён дар занљир набояд љорї бошад. Барои ин мебояд, ки баз потенсиали нисбат ба эмиттер мусбат дошта бошад. Њамин тариќ, барои пур шудани љойи талафи энергияи ларзишњои контурї волтаж дар гузарљойи эмиттерї бояд аломати худро ба таври даврї муназзамона бо ларзишњои контурии волтажи нўгњои контур таѓйир дињад. Дар ин маврид, чунонки мегўянд, бояд робитаи акс вуљуд дошта бошад. Робитаи акс (ё аксробита) дар генератори мисолшуда робитаи индуктивї мебошад. Ба гузарљойи эмиттерї ѓалтаке пайваста шудааст, ки индуксияи Lроб дорад ва бо ѓалтаки контурии соњиби индуксияи L ба таври индуктивї пайваст (яъне илќопайваст) аст. 1 Ларзишњои контурї im2ба R сабаби U U 2 вуљуд 0 доштани индуксияи электро­ p i R Im m магнитї дар нўгњои 2ѓалтаки якум ва тавассути он дар гузарљойи LC XL X эмиттерї волтажро ларзиш медињанд. Агар фази ларзишњои вол2 2 I таж дар гузарљойи эмиттерї I m Rдуруст U m I mинтихоб шуда бошад, он 1 i2 m v0 гоњ «таконњои» 2 энергиябахши 2 љараён 2 дар занљири контур дар 2 LC лањзањои мусоид рўй медињанд ва ларзишњои контуриро аз хомўш 1 Домана (амплитуд)-и ларзишњои контурї шудан нигоњ I медоранд. i2 Im Im R Um 1 v . 2 бошад, баръакс, то даме меафзояд, ки љойи энергияи дар контур 2 LC талафшуда аз њисоби энергияи манбаъ пур нашавад. Њар ќадре 1 U m доманаи ларзиш њамон ќадр U манбаъ u 2 зиёд Um бошад, ки волтажи I m ин 1 2 R боиси таќвияти «таконњои» зиёд хоњад буд. Афзоиши волтаж C 2 4 Lv 2 конденсаторпуркунанда мегардад. U I m рез Басомади мувофиќи формулаи Томсон ба I ларзишњои контурї 0 2 q индуктивиятиRѓалтак L ва гунљойиши конденсатор С вобаста qаст: P I 2 R UI 0 1 , LC 1 q LC яъне басомади u 1 ларзишњо 2 дар сурати кам будани L ва С зиёд хоњад C буд. Пай­доиши ларзишњои (ангехтњои генератор)-ро 6 qгенераторї q q cos 0t m 10 ба воситаи оссиллограф ошкор сохтан осон аст. Барои ин рўяњои m q U m cos ωt 74 C q qm sin 0t I 10 3 q CU m cos ωt 02 m 0 2 πv конденсаторро ба лавњањои амудимайлдињандаи оссил­лограф пайвастан мебояд. Генера­тор­њои батранзистор дар бисёр олатњову дастгоњњои радио­техникї – дар дастгоњњои таќвияти радиомављњо, дастгоњњои ќабулу ирсоли радиомављњо ва ѓ. истифода мешаванд. Робитаи акс Манбаи энергия Олати танзими вуруди энергия Системаи ларзишзо Рас.52. Љузъиёти асосии системаи худларз. Ин гуна љузъиётро дар ми­ соли генератори батранзистор муоина кардан мумкин аст (рас.52): 1) манбаи энергияе, ки ларзишњои хомўшнашаванда аз њи­ соби он нигањдорї мешаванд (дар генераторњои батранзистор ин манбаи волтажи доимист); 2) системаи ларзишзо, яъне њамон љузъи системаи худлар­зиш­ дињандае, ки воситаи офариниши ларзишњо мебошад (ин њамон контури ларзишзост); 3) олати танзими вуруди энергия аз манбаъ ба системаи лар­ зишзо, яъне ба «дарича» (дар генератори батранзистор роли даричаро транзистор мебозад); 4) олати таъмини робитаи акс, яъне робитае, ки ба воситаи он система кори «дарича»-ро идора мекунад (дар генератори батран­зистор ин робитаи индуктивии ѓалтаки контур бо ѓалтаке мебошад, ки дар занљири эмиттер – баз пайваст аст). Мисолњои системањои дигари худларз. Ларзишњои худбахудї (ё автоларзишњо)-ро на танњо дар системањои электрикї, балки ин­чунин дар системањои механикї низ ангехтан мумкин аст. Соат­њои раќќосакдор (чархаке бо фанар, ки гоњ як сў ва гоње сўйи муќобил гардиш мехўрад) ё соатњои овангдор аз њамин навъ сис­темањо њастанд. Манбаи энергия дар ин гуна соатњо энер­гияи по­тенсиалии санги бардошта ё фанари фишурда аст. Зангўлаи электрикї (бо олати канандаи занљири электрикї), њуштак, шайпурњои арѓунун ва амсоли инњо њам навъе аз систе­ мањои худларз мебошанд. Дилу шўши одамро низ чун системањои худларз муоина кардан мумкин аст. 75 * * * Мо бо мураккабтарин навъи ларзиш – бо ларзишњои худ­бахудї шинос шудем. Дар системањои худларз ларзишњои басе гуногунбасо­ мад ба вуљуд оварда мешавад. Бе ин гуна системањо на радиоалоќа вуљуд медошту на телевизион ва на олатњои м.ин. Системаи худларз чї гуна система аст? ? 1.2. Ларзиши худбахудї аз ларзиши маљбурї ва ларзиши озод чї фарќ дорад? 3. Хусусиятњои р-n-гузаришро (ки дар нимноќилњо рўй медињад) баён кунед. 4. Сохти транзистор чї гуна аст? 5. Транзистор дар тавлиди ларзишњои худбахудї чї зарурат дорад? 6. Робитаи акс дар генератори транзисторї (батранзистор) чї тавр истифода мешавад? 7. Системаи худларз аз чї гуна љузъњо таркиб ёфтааст? 8. Шумо чї гуна мисолњои системањои худларзеро медонед, ки аз матни дар ин љо мутолиакардаатон берун монда бошанд? * * * Бо њамин мо омўзиши ларзишњои электромагнитиро хоти­ма медињем. Аммо таваљљуњи шуморо ба як љињати умумии њама рўй­додњои марбут ба ларзишњо љалб мекунем. Дар омўзиши падидањои давритакроршаванда асосан љињатњое ќобили таваљ­ љуњанд, ки хусусиятњои такроршавандагии он рўйдодњоро тавсиф мекунанд, на онњое, ки ба њолати системаи ларзон мар­бутанд. Ба иборати дигар, бузургињоеро донистан муњим аст, ки падидањои номбурдаро умуман тавсиф медињанд – домана (амплитуд)-и ларзиш ва даври ларзиш мањз њамин гуна бузургианд. Дар омўзиши ларзишњои маљбурї таносуби басомадњои волтажи берунї ва лар­ зишњои озодро донистан муњим аст, зеро љараёни ин ё он рўйдод ва суръати он мањз ба воситаи њамин таносуб дарк ме­шавад. Бисёр љолиб аст, ки фарояндњои гуногунтабиат як рафти умумї доранд ва рафтори фарояндњои механикиву электромагни­ тиро бо њамон як навъ муодилањои риёзї (математикї)-и таш­ хис­дињандаи рўйдодњои механикї ифода кардан имконпазир аст. 76 0 m рез qR 2 q 0 q LC q1 2 I1 R2 u R q q 2 0 q q u P I R UI 6 1 0 2 1 0 P CI 2 R qmUI CLC 101 10 6 q q cos t2 2 1 1 q m 0 P I P2 RI UI 2 q 10 0 0 m R UI LC 1 q 2 LC q 0LC 0 1 2 q u q LC U m cosuωt LC 0 1 2 q 0 U cos ωt LC 3 C 1 q 2 m 6 q qm sin LC t uC u1 I m 10 0q 3 C qm 10 C qm cos q0t Намунаи масъалањо 6 21 C2 њалли I 10 m q 10 q qm cos 0 t 6 m q CU m cos qωt C qm 10 6 q q cos t m q cos 0ларq CU cos ωt q 10 q t 1. Зиёдтарин ќимати барќаи рўяњои конденсатори контури q U m cos ωt m m 0 0 2 πv m q зишзо 3 C–6UКл q q m cos qmC =10 ваωtзиёдтарин ќувваи љараён дар контур I m ќимати 10 m sin 0 t 0 Uqm cos ωt 3 sin q q t U cos ωt I 10 m 0 –3 3 Ci Imq=10 t t q дар qqm sin Аmаст. Даври Талафи ноќилњои U I 10 mcos C U ларзишро 3 ёбед. t энергияро q sin CU cos C mmt 2t qm0sin Iωt 0 нагиред. imωt q10 U mCTcos mC UmCt sin qm CU mба cosназар 2 пайвасткунанда 22 0LC 2 πv T q CU cos ωt m 2 πv 0 энерq Њал. CUМувофиќи m cos ωt ќонуни баќои энергия зиёдтарин 2 πv 2 π0v 0 ќимати 2 2 I mгияи U mмайдони C i q электрикии 0 та­рини m CLI m конденсатор зиёд­ sin t U mC cos ќимати t 2 qU U 2 q 2mба cos mtCѓалтаки i q U mCmIm sin t LI 2me Ф индуктивият U mC T 2 2e L магнитии (илќо­ ѓалтак) i энергияи qiqU mCмайдони t U C t sin cos 2 C 2 2 m 2 U mC sin t U mC 0 2 LC 2T 1баробар аст, 22T LC 2 t2C cos Ф яъне 1 XC 2 0t LC Ф sin T 2 2 2 I U C m X 0 C Ф I m m U m Cm2 qC2 m2 q C2qm m LILI2 m m 0 e Ф 2 Im U C q m m 2LI m 22C I mm U m C qLC e Ф 2 . LC Ф m q Im2 mU LI U m sin t 1 eeФ 2 C 2 e 2 e Ф X I I m 1 2CC 2IC2 Ф Ф m sin 2 1 X CАз ин љо: C X C Ф m sin t 2 X1C XC Ф t t Фe Ф msin Ф sin 2q m XCC m Ф sin t e C q LC m 2qm e m Ф 2 C 2 qm m sin t U LC q m .qLC I m e Ф sin t 2 Ei m m LC .e I U LC LC ё ки I m ФФ sin t EI 2i Im m U UI X m e m Ф sin t 2 I m m m I m IE I e m sin t m XC C k X Пас: e t sin q Ek m C X C E ee1 me N sin t LC qm m . 3 1 sin t i q e1 q LC . m T LC 2 2 6,3 10 c. 3 I m T 2 LC 2 m 6,3 m 10 Ф qm m Ek E i LC ELCm . c. Ф I e N EEi i . m E m m . 2 ФI2m iI k Ek Ei e 2 m m m Im m Фm Ek e1 N1 qm Eeki u 3 NBS . 2 ei u T S=3000см E k2. Ќоб e1дар u1 дорад 10 N1 2 LC 2N=200 qNBS печ 6,3 e 31 c. ва E(рамка)-и Em масоњаташ m . u1 e N q T 2 mLCq m2 3I m 6,3 1 10e 1c. N e2 E i ETk 2 LC −2 N 2 2 6,3 10 c. 3 1 1 m май­ д они магнитии якљинсаи дорои индуксия (илќо)-и B=1,5.10 i k I e N sin i I t 2 T LC 6,3m 10 ec. N 2 Ei mEEk E t I m2 I электрикї i 2I m sinмуњаррикаи u2 2(ЌуМЭ)-и e2e22 N 2 зиi ke мехўрад. Тл гардиш Ќувваи m i u u2 m NBS. u1 e1 ei ќоб u ε =1.5B аст. Муддати як давр задани ќобро ёбед. NBS . дар u e L i L I t cos eei i ёдтарин u m m 1 1 m NBS . Li.ЌуМЭ-и ei Њал. u Домана LI m cos t uбарои e1 m(амплитуд)-и N1 1U1 u индуксия i I m sin t emi NBS 1 e1 U1 1 як печи K sin i I t u m баBSω баробар аст. 2 e2 i ќоб I mi sin t U N u e 2 2 2 II mcos sin t L I sin t U sin t u e 2 2 U2 u L Азбаски электрикї (ЌуМЭ)-и дар e tќуввањои Li муњаррикаи LI mcos t 2 2 печњои m I m2cos ei i Li mLuImLcos t t m LI m sin 2t u2Uem2sinU1t 1 N1 пайдошуда доманаи уму2 eLi LiLќоб ei алоњидаи t t зам мешаванд, пас, барои U1 1 2N1 ImLcos I mcos i U N1U 2 N 2 1 1 мии ЌуМЭ дар ќоби дорои N печ u e U 2 N m Um LIm u LI cos K 1 11 U 1 12 KNu21 t L I t U t sin sin 2 U L I . m m m U m sin N εmI=NBSω. 2 2 2 . u LI m mcosNBS t U t tm L sin 2 2 U N sin2 NBS 2 u Lu t LI mLsin t mtU t mtUI U22 I 2 m UI m cos I mАз Imsin cos 2 2 инt љо: U m 2 2 Umsin 2 21 1 U 1 I1 m Lбуд. I mхоњад u1 e1 LIm 2Im 2 NBS m L UUm L u e 2 m 3,8 . ITm L 1 1 2 2UNBSe1I 2 NBS . 10 Um U LIm LmI U1 m T c. u1 1 3,8 102 c. u e 1 1 . m m m Um m NBS U I U I L X U I . 1 1 2 2 L 2 1 m U NBS I m Lгардиш X L хўрдани ќобро ин тавр ёфтанU1меI U2 I2 U 2 як NBS UОн гоњ I mмуддати U1 I12 UI 2 I2 U I1 L 2 2 NBS U I m U mm I m бояд: 2 U I 2 2 L X L L 2 2 2 NBS TπvL 210 c.1 1 Q X 3,8 L3,8 10 π2vL UmL 2 22U TNBS c.II Rt U1 1 I 2 2 Q 2L LL 2 NBS U I m XL T 3,8 10 c. 2 U 2 I1 1 2 U I I T 3,8 10 c. m 1 2 L X XXL U I1 m L L UU21 UI1N1 I 2 XL XL X m LL X L L 2 π vL X 2 1 0 , 08 L Q 2I 2 Rt U1 1 U X1L L L 2 πLvL L 0U,08 N Q I Rt 2 π v 0 2 2 2 U I X L 2 πvL U2 2 πv Q I Rt 2 77 U LC I X L L XL0 L 2 πvL Q I Rt U LC I I U N XL X U1 1 N1 1 XL X L X L L 0,08 1 X U N L 1 L 2 πv 0,08 U N 1 U 1 1 N 0 1 2 N 2 L L L X0L,08 U 1 10 2 π v 2 0,08 LC 2 πv U 2 UN 2 N 2 0 LC 2 π v 2 2 0LC ei Li LI m cos t U 1 1 N1 U 2 2 N2 u LI m cos t LI m sin t U m sin t 2 2 3. Ѓалтаки муќовимати индуктивиаш XL=500 Ом ба манбаи u1 e1 Umтаѓйирёбандае LIm волтажи пайваст ки басомади v=1000 Њз (њертз) mаст, . дорад. Ќимати самарбахши NBS волтажро U=100 В гирифта, домаU U I1 U 2 I 2 m наи ќувваи I m љараёни занљир Im ва индуктивияти ѓалтак L-ро 1ёбед. Lфаъоли ѓалтакро Муќовимати аст. 2ба назар 2 NBSнагирифтан 2 мумкин U1 I 2 T ѓалтакро 3,8ин10тавр c. ифода Њал. Муќовимати индуктивии кар­ m L Xаст: U 2 I1 L дан мумкин XXLL=ωL=2πνL. L 2 πvL Q I 2 Rt U љо: АзIин XL L 1 0 XL 0,08 Њн. 2 πv U 1 N1 U 2 N2 Доманаи LC волтаж бо ќимати самарбахши он чунин алоќа­манд аст: Um=U√2. Бинобар ин барои доманаи ќувваи љараён натиљаи зайл ба даст меояд: 0 1 LC Im Um U 2 0,28A . XL XL U1 I 2 U 2 I1 U mIm cos2 πvt 2 cos 2 1 v0 4. Ѓалтаке бо индуктивияти L=10 м Њн ба занљири љараёни 2 2 таѓйирёбандаи соњиби басомади 2 LC v=500 Њз пайваст аст.λ Дар ин мебояд, занљир конденсатори дорои чї гуна гунљойишро пайвастан T R Um 1 ки резонанс рўй додаv тавонад? . 1 Њал. Дар шарти масъала 2 LCгап дар бораи контури T ларзишзо U меравад – њамин аст занљири электрикї. Резонанс дар vин гуна m U I 1 он гоњ рўй медињад,1 киUбасомади U 2 љараёни таѓйирёбанда 5 R λIv U1 I2 10 занљир C U I m2 U2Um210 Ф 10 0 , 28 A 1 U UX 2 1 контури (ν–ν ) шавад. LC басомади Iхусусии 2U 21 I12 0 0 њамчени X mL ларзишзо L A 0,28A0 4mI mLv 0,28 m LC Аммо азбаски U 2 I11U 2 I1 XL XL XXLL m рез 2 LC 0 cos . 2 πvt 2 2 I m 2R U m I m 1 q q LC v100 I IR U I 22π 1 R U cos2 πvtcos 22πvt cos v0 2 LC 1m2m m m2 m v0 λ W 2 2 1LC2 LC λ I λ аст: 22 мебошад, пас, v-ро низ њамин хел ифода кардан мумкин LC S t T 0 Im R Um 1 m LC T1 T RI m UImm R U m 1v 2 1LC . v . . v T 6 V1 Sct 1 10 q 2qm cos LC 20t LC T v T Um I U m m U v U v 1 Аз ин љо: 5 Um mI Rm λv wc tS C 10 Ф 10 m 1 1sin 4t 2 Lv 52 R λv wc 2 10 5 Ф 10 IλvS R 10 3 0 10 Cq qm2C 2 2Ф 10 мкФ. t 1 I m рез 4 Lv 4 Lv 2 1 . рез I mрез 1 R0 2 LC . 0S 4 .0 0 2qπ2v 0 2q q q LC 78 q q LC 0 0 1 wI W w 1 1 t t U1m0C cos 1 2 , I 2 W 0 LC 02 2 1LC 2 SW tt R 2 T I S t 4 1 I 2 q LC LC 0 0 0 LC S t S t q LC LC 2 Cm LI m 6 V 2, ScBt~ a ~ q 10 E ~ a ~ q q cos t 2 R Машќи 2 1. Баъди он ки ба конденсатори контури ларзишзо барќаи q=10–5 Кл доданд, дар контур ларзишњои хомўшшаванда ба вуљуд омад. То дами комилан хомўш гардидани ларзишњо дар контур чї миќдор гармо хориљ мешавад? Гунљойиши конденсаторро С=0,01мкФ гиред. 2. Контури ларзишзо аз ѓалтаки индуктивие иборат аст бо индуктивияти L=0,003 Њн (њенрї) ва конденсатори њамвори соњиби гунљойиши С=13,4 пФ. Даври ларзишњои озоди контуриро ёбед. Дар сурати дар фазои байни рўяњои конденсатор љой додани диэлектрики нуфузпазирии диэлектрикиаш ε=4 даври њамин ларзишњо чї таѓйирот мебинад? 3. Њудуди таѓйироти индуксияи ѓалтаки контури ларзишзо бояд чї ќадр фарох бошад, ки басомади ларзишњо дар он аз 400 то 500 Њз (њертз) таѓйир ёфта тавонад? Гунљойиши конденсаторро 10 мкФ гиред. 4. Ќоб (рамка)-и симини масоњаташ 100 см2 дар майдони маг­нитии якљинса бо басомади 50 гш/с гардиш мехўрад. Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-ро ёбед, ки дар сурати 0,2 Тл будани индуксияи магнитї дар ќоб илќо мешавад. 5. Дар ќоби симини масоњаташ S=100 см2 ЌуМЭ-и индуксияе ангехта мешавад, ки домана (амплитуд)-и εm=1,4 В дорад. Ќоб N=200 печ сим дорад ва дар майдони магнитии якљинсаи соњиби индуксияи B=0,15 Тл гардиш мехўрад. Дар лањзаи аввали гардиши ќоб њамвории он нисбат ба вектори В мавќеи амудї дорад. ЌуМЭ-и дар ќоб индуксияшударо барои лањзаи t=0,1 сонияи баъди оѓози гардиш ёбед. 6. Ѓалтаки индуктивияташ L=0,08 Њн (њенрї) ба манбаи волтажи таѓйирёбандаи басомадаш v=1000 Њз (њертз) васл шудааст. Ќимати самарбахши волтажро U=100 B гирифта, доманаи ќувваи љараёни дар занљир пайдошавандаро ёбед. 79 Im C Um U 2 0,28A XL XL U1 I 2 U 2 I1 Муњимтарин1хулосањои боби дуюм1cos2 πvt 2 cos 2 πvt v0 2 LC электромагнитї барќа (заряди 1. Дар ларзишњои электрикї), λ ќувваи љараён ва волтаж (номи пешинааш:шиддат) ба таври даврї таѓйир меёбанд.1Ларзишњои электромагнитї Tин гуна навъњо до­ v . 1 рад: озод, маљбурї 2 LCва худбахудї. T 2. Содатарин системае, ки дар он ларзишњои v электро­маг­нитї I 1 вуљуд омада метавонанд, контури U U 2 1 ба ларзишзо мебошад.U Контури m 1 2 0 5 I 0 , 28 A λ v m Cазѓалтаки 10 ва ФXконденсатор 10 X U 2 I1 ларзишзо симин иборат аст. Муодилаи LC L L 4 2 Lv 2 ташхиси ларзишњои электромагнитї шакли зайл 1 дорад: 2 0 . Im R U mIm cos2 πvt 2 c 1 2 2 v0 qʹʹ=−ω0 q q 0 q LC 2 2 2 LC ки ин љо q барќаи конденсатор асту qʹʹ – њосилаи мλонии Wдуюмиза­ 1 I T I m R U m барќа ва 0 2 бузургии доимиест, ки ба Sиндук­ 1 t тивият (илќо) v . LC 1 2 LC T гуна ва гунљойиши контури ларзишзо бастагї дорад. Айнан њамин V Sc t U v q qm cos 0t ларзишњои љисми сари фанар (пружин) ташхиси I m m муодила барои 1 R ва ованги риёзї (раќќосаки λv C математикї) 10 5ис­ Ф тифода 10tS мешавад. wc 2 2 4 Lv 3. Њалли ташхискунандаи ларзишњои wc ба воI озод q qмуодилаи m sin 0 t I m рез ситаи косинус 1 ё синус ифода карда мешавад: S t 0 . 2 2 q 0 q LC S 4 R ё ки q = qmsinω0t. πvqmcosω0t 0 q2= 1 W 0 4. Ларзишњои аз рўйи 2ќонуни синус w w I 1рўйди­ 1 косинус ё ќонуни t LC os њанда ларзишњои I 2 њармоникї) ном доранд. S, t 2 T мавзун 2 LC0 (ларзишњои S t 4t R 2 LC Зиёд­тарин ќимати 0 барќа qm доманаи ларзиши барќа ном дорад. 6 Бузургии ω -ро басомади доиравии ларзиш номидаанд. VИн Sc 2 t бу­ 2 qm 10 0 q qm cos 0t E ~ a ~ , B ~ a ~ e Фларзишњо дар як сония v алоќамандии зайл дорад:. зургї бо адади wc tS ω0=2πν. 2 2I wc 3 sin q q t Ф Ф sin t I ~ w ~ E B . пурра I m 10 m m Кўтоњтарин фосилаи ваќте, ки 0дар тўли он як ларзиши S t рўй медињад (ё љараёни ларзиш комилан такрор мешавад), даври 2 e Ф m sin t Sдоиравї 4R 2 ~ басомади 0Даври 2 πv ларзиш ТEбо ларзиш ном гирифтааст. ωо ин тавралоќаманд мебошад: w w 1 B ~ 2 n t U mC cos t e m sin t I 2 2 T 2 LC . S t 4t R 2 4 I ~ , 0 m Фm 2 2 q m LI m Бузургии тањти аломати косинус (ё синус)-ро фазиE ларзиш ~ a ~ 2, B ~ a ct ларзишзоро e Ф R e N q мегўянд. Фаз њолати системаи барои ин ё он лањзаи 2 103 c. 1 1 22C m 6,3 2 ваќт ва инe ё онNќимати Ф домана ифода мекунад. Im Ф(амплитуд) 2 2 I ~ w ~ E 2 B 2 . m sin t 2 W q m I LC 2 1. Ин љо аз uрўйи тавсияњое e Ф m sin tдар поёниSбоби t 1 оварда e1 амал кунед, ки мо 1 E будем. ~ 2 I m 80 q LC m . Im u2 e2 e m sin t U1 1 N1 m Фm K U N I~ ω4 R2 B ~ 2 I ~ 4, CB ct 5. Ларзишњои контурї ба сабаби дар контур вуљуд доштани соиш бо мурури замон хомўш мешаванд. 6. Ларзишњои маљбурї, яъне љараёни электрикии таѓйирёбанда дар занљири электрикї бо таъсири волтажи таѓйирёбандаи берунї ба вуљуд меоянд. Дар байни ларзишњои волтаж ва ќувваи љараён дар мавриди умумї ѓељиши фаз (φ) вуљуд дорад. 7. Тавони миёнаи љараёни электрикии таѓйирёбанда бо ќимат­ њои самарбахши ќувваи љараёни занљир ва волтажи нўгњои он таъйин мешавад. 8. Дар сурати њамчен омадани басомади волтажи таѓйир­ёбан­ даи берунї ва басомади контури ларзишзо доманаи ларзишњои маљ­бурии ќувваи љараён якбора меафзояд. Ин падида резонанс ном дорад. Баробари зиёд шудани ќувваи љараён волтажи рўяњои кон­ денсатор ва нўгњои ѓалтак меафзояд. 9. Ларзишњои худбахудї (автоларзишњо) дар контури ларзишзои генератори транзисторї аз њисоби энергияи манбаи волтажи доимї ангехта мешаванд. Дар ин гуна генератор транзистор ном олате истифода мешавад, ки ду соњаи p–n гузариш дорад. Ларзишњои љараёни контур боиси ларзиши волтажи байни эмиттеру баз мегардад ва ин ларзишњо, дар навбати худ, барои идора кардани ќувваи љараёни дар контури ларзишзо љоришаванда ба кор мераванд (ин гуна робита робитаи акс ном гирифтааст). 81 Боби 3 ИСТЕЊСОЛ, ИНТИЌОЛ ВА ИСТИФОДАИ ЭНЕРГИЯИ ЭЛЕКТРИКЇ Энергияи электрикї дар муќобили њама навъњои дигари энергия бартарињои бисёр дорад. Онро ба воситаи сим бо талафи андак ба масофањои тўлонї наќл кардан (интиќол додан) ва дар байни ис­ теъмолкунандагон таќсим кардан осон аст. Аммо аз њама муњим ин аст, ки энергияи электрикиро ба воситаи дастгоњњои на­чан­дон мураккаб ба навъњои дигари энергия – энергияи механикї, энергияи дохилї, энергияи рўшної ва ѓ. табдил додан имконпазир ва осон мебошад. Љараёни таѓйирёбанда дар муќобили љараёни доимї он гуна бартарї дорад, ки дар ин маврид волтаж ва ќувваи љараёнро дар њудуди хеле фарох табдил додан мумкин аст. Ин гуна табдилот дар бисёр дастгоњњои электротехникиву радиотехникї зарурат до­ рад. Вале зарурати аз њама зиёди табдили волтаж ва ќувваи љараён дар сурати ба масофањои дур интиќол додани энергияи электрикї ба миён меояд. §23. Тавлиди энергияи электрикї Пеш аз њама бо олатњое шинос мешавем, ки љараёни электрикї њосил мекунанд. Энергияи электрикї ба воситаи генераторњо ба вуљуд оварда мешавад. Генератор (муваллид) дастгоњест, ки ин ё он навъи энергияро ба энергияи электрикї табдил медињад. Батарењои гал­ванийї, мошинањои электростатикї, гармобатарењо1, бата­ ре­њои офтобї ва дастгоњњои м.ин. – њама ба синфи генераторњо мансубанд. Имкони эљоди навъњои усулан нави генераторњо тањќиќ ме­ ша­вад. Чунончи, олатњои гармохориљкунандае бунёд карда ме­ ша­вад, ки дар онњо энергияи дар натиљаи омезиши њидрогену ок­сиген хориљшаванда бевосита ба энергияи электрикї табдил 1. Дар гармобатарењо (батарењои њароратї) он љињати ду тамоси ноќилњои гуно­гунљинс истифода мешавад, аз њисоби фарќи њароратњои љойњои тамоси ноќилњо ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ) ба вуљуд меояд. 82 меёбад. Соњаи истифодаи њар яки ин генераторњо ба хусу­сият­њои онњо бастагї дорад. Чунончи, мошинањои электростатикї волтажи баланд њосил карда метавонанд, вале наметавонанд, ки дар занљир љараёни камубеш пурќувват ба вуљуд биёранд; батарењои галванийї љараёни пурќувват њосил карда мета­вонанд, вале муддати кори онњо зиёд нест ва ѓ. Дар замони мо доираи татбиќи генераторњои индуксионии электромеханикии љараёни таѓйирёбанда торафт васеътар мешавад. Дар ин генераторњо энергияи механикї ба энергияи электрикї бадал мешавад. Кори онњо бар падидаи индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї) асос ёфтааст. Ин навъ генераторњо сохти нисбатан сода доранд ва имкон медињанд, ки љараёнњои пурќувват ва волтажњои ба ќадри кофї баланд њосил карда шавад. Минбаъд мо генератор гуфта мањз њамин навъи генераторњо – генераторњои электромеханикии индуксиониро дар назар хоњем дошт. Генератори љараёни таѓйирёбанда. Тарзи кори генератори љараёни таѓйирёбандаро мо дар §17 муоина карда будем. Генераторњои индуксионї басе гуногунанд. Вале онњо љузъ­њои якхелаи бисёр доранд. Чунончи, дар њамаи онњо барои ба вуљуд овардани майдони магнитї магнити доимї ё электро­магнит истифода мешавад. Ё печак (печиш)-генераторро гирем, ки дар он ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и таѓйир­ёбанда индуксия мешавад. (Дар модели муоинашудаи генератор ба сифати печак ќоби симин (рамкаи симин) истифода шуда буд). Азбаски ЌуМЭњои дар печњои паёпай пайвастшудаи печак индуксияшаванда зам мешаванд, пас, домана (амплитуд)-и ЌуМЭ-и индуксионї дар ќоб ба адади печњои он мутаносиб мебошад. Вай инчунин ба дома­ наи сели магнитии таѓйирёбанда Фm=BS, ки њар як печи печакро «буррида мегузарад», мутаносиб аст (ниг. § 17). Барои ба вуљуд овардани сели магнитии шадид дар генера­ торњои индуксионї системаи магнитии махсусе истифода мешавад, ки аз ду маѓза (дилак) иборат аст. Печакњои офарандаи майдони магнитї дар комањо (холигоњњо)-и яке аз маѓзањо љой дода мешаванду дар комањои маѓзаи дуюм печакњое хобонда мешавад, ки дар онњо бояд ЌуМЭ илќо (индуксия) шавад. Яке аз маѓзањо (маъмулан маѓзаи дарунї) њамроњи печидаи худ гирди мењвари уфуќї ё амудї гардиш мехўрад. Њамин аст, ки онро ротор мегўянд (аз калимаи лотинии rotare – гардидан). Маѓзаи бењаракат якљо 83 бо печидааш статор ном гирифтааст (аз калимаи лотинии stator – ќарор истода, бењаракат истода). Фосилаи байни маѓзањои статор ва ротор бояд њатталимкон кам бошад, то ки сели индуксии магнитї њатталимкон ша­дидтар ояд. Дар модели дар рас.24 тасвирёфтаи генератор ба сифати ро­ тор ќоби симин (бе маѓза) истифода шудааст. Майдони маг­нитии дар ин генератор истифодашавандаро магнити дои­мї ба вуљуд меоварад. Фањмост, ки агар ќобро ќарор ни­гоњ дорему магнитро дар гирди он гардиш дињем њам, худи ња­мон натиља ба даст меояд. Аммо дар генераторњои бузург (генераторњои саноатї) мањз электромагнитро, ки чун ротор хидмат мекунад, гардиш медињанд, вале печакњое, ки ЌуМЭ мањз дар онњо бояд ба вуљуд ояд, дар комањои статор хобонда шудаанд ва бења­ра­катанд, яъне дар њоли нољунбон «кор мекунанд». Гап дар он аст, ки барои бо љараён таъмин кардани ротор ва аз печаки ротор ба занљири берун додани љараён ногузир масъалаи истифодаи чўткањои лаѓзон (контактњои лаѓзон) пеш меояд. Барои ин нўгњои печаки роторро бо њалќањои тамос пайвастан ме­бояд (рас.53). Чўткањо низ бењаракатанд. Онњоро ба тамос­њалќањо андак фишурда медоранд, яъне чўткањо воситаи бо занљири беруна робита додани печаки ротор мебошанд. Ќув­ваи љараёне, ки дар печакњои электромагнит (барои ба вуљуд овардани майдони магнитї) љорист, назар ба ќувваи љараёне, ки генератор ба занљири берунї медињад, хеле кам мебошад. Бинобар Ротор Тана Турбин Чуткањо Ангеза Тамосњалќањо Генератор Рас.53. 84 Статор ин љараёни тавлидшавандаро аз печакњои бењаракат гирифтан (барои истифода берун баровардан) матлуб аст. Чўткањои лаѓзон барои ба электромагнити гардон додани љараёни лозимї истифода мешаванд. Барои ба вуљуд овардани ин љараён генератори алоњидае корбаст мешавад, ки дар худи њамон мењвар шинонда шудааст. (Љараёни ба ин маќсад истифодашавандаро маъмулан аз печаки статории худи њамон генератор мегиранд ва онро ба воситаи олати яксўкунанда яксў (рост) карда, баъд ба печаки ротор медињанд). Дар генераторњои камтавон майдони магнитиро магнити дои­мии гардон ба вуљуд меоварад. Дар ин гуна генераторчањо та­мос­њалќањо ва чуткањо умуман лозим намешаванд. Дар печакњои бењаракати статорї ба вуљуд омадани ЌуМЭ он гуна шарњ дорад, ки њангоми гардиш хўрдани ротор сели магнитї таѓйир меёбад ва дар печакњои статор майдони электрикии тўфонї ба вуљуд меоварад. * * * Генераторњои дар замони мо барои њосил кардани љараёни элек­ трикї истифодашаванда дастгоњњои азиме њастанд, ки муд­дати дурудароз бефосила амал карда метавонанд ва назар ба њама гуна иншооти дигари љараёнофаранда босарфатаранд. таѓйирёбанда дар муќобили љараёни доимї чї бартарињо ? 1. Љараёни дорад? 2. Кори генератори љараёни таѓйирёбанда бар истифодаи чї гуна падидаи физикї асос ёфтааст? §24. Трансформатор Агар љараёни электрикиро ќариб бе талафи камтарин табдил додан имкон намедошт, майдони истифодаи он њељ гоњ он ќадр фарох намебуд, ки њоло њаст. Таъйиноти трансформаторњо. Ќувваи муњаррикаи элект­рикї (ЌуМЭ)-и генераторњои пуртавони неругоњњои барќ (элек­тро­ стан­сияњо) хеле зиёд аст. Аммо дар амалияи зиндагонї дар акса85 Рас.54. ри мавридњо волтажњои начандон баландро истифода кардан лозим меояд. Љараёни таѓйирёбанда ба воситаи трансформатор ном олат табдил дода мешавад. Трансформатор волтажи баландшавандаро бе талафи тавон чанд карат кам ё зиёд карда метавонад. Трасформаторро нахустин бор с.1878 олими рус П. Яблоч­ков барои «ѓизо додани» шамъњои электрикии њамон ваќт ихтироъкардаи худ ба кор бурдааст. Сохти трансформатор. Трансформатор аз маѓза (дилак)-и сарбасте иборат мебошад, ки аз вараќањои пўлодин чида шудааст ва ба он ду (баъзан беш аз ду) ѓалтаки симин – печак кашидаанд (рас.54). Яке аз ин печакњо ба манбаи волтаж пайваста мешавад. Ин печак печаки якум ном дорад. Њама асбобњову олатњои барќистеъмолкунанда, яъне «бори занљир» ба печаки дигар – пе­ чаки дуюм пайваста мешаванд. Ишорати шартии трансформатор дар рас.55 тасвир Рас.55. ёфтааст. Кори трансформатори бебор. Кори трансформатор бар падидаи индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї) асос ёфтааст. Дар сурати дар печаки якум љорї будани љараёни таѓйирёбанда дар маѓза (дилак)-и трансформатор сели магнитие пайдо мешавад, ки он дар њар печак ЌуМЭ-и индуксионї њосил мекунад. Маѓзаи пўлодин майдони маг­нитиро тарокум медињад (консентратсия мекунад), он тавр ки сели магнитї амалан танњо дар да­руни маѓза вуљуд дорад ва дар њама буришњои маѓза якхела аст. ЌуМЭ-и онї (лањзагї)-и индуксионї е дар њар яке аз печњои печаки якум ё печаки дуюм њамон як бузургї дорад ва мувофиќи ќонуни Фарадей ин тавр ёфта мешавад: e = −Фʹ (3.1) Ин љо Фʹ њосилаи замонии сели индуксияи магнитї мебо­шад. Агар Ф=Фmcosωt бошад, пас, 86 UImm 10 t R 3 2 LC q qm sin 0t 1 C 10 5 Ф 10 2 2 2 πv 4 0Lv T 1 wc tS I wc v S t λv S 4R 2 1 m рез Фʹ = −ωФmsinωt 0 (3.2) . w w 2 sin t U mC cos t I 2 0 q LC 2 чунинqнавиштан T мумкин 2 LC мешавад. Он гоњ аст: S t 4t 0 1 W 2 e=1 ωФmsinωt 2 I 2 2 qLCm LI m 0 e Ф S E t~ a ~ , B ё ки LC 2C 2 (3.3) e = εmsinωt. 6 Ф Ф sin t V Sc I ~tw ~ E 2 B 2 m 10 q mqдомана cos 0t(амплитуд)-и ЌуМЭ-и дар 2 Дар ин ифода ε = ωФ як m m q m LC печ2 пайдошуда мебошад. e Ф sin t wcE tS m ~ 2wc I mЌуМЭ-и индуксионї дар печаки якум дар сурати N -то печ I 3 q qm sin 0t 1 10 t 2 доштани он баробари N1e аст. дар печаки S дуюм e Мисли m sin њамин, t B ~ q мебошад (N2 адади печњоиS ин печак 4 R2 4 LC ЌуМЭ-и m . пурра ба N2e баробар 2 π v 0 аст). I ~ , I m Аз ин љо бармеояд, ки ЌуМЭ-њои m Фm индуксионї дар печакњои чунин нисбат доранд: дуюм якуму w w 1 U mC cos t , I ct 2 2 qm T3 e1 2N1 LC S R t 4t R 2 T 2 LC 2 6,3 10 c.0 2 . (3.4) Im e2 N 2 2 2 LI m m W E ~ a зиёд ~I Муќовимати фаъоли печакњои трансформатор чандон e Ф , B ~ a ~ C m2 NBS нест..Онро ба назар нагирифтан аст. Чунин ки бошад,S t u1 eмумкин 1 Ф Ф sin t I ~ЌуМЭ-и w ~ E 2 B 2 . модули волтажи нўгњои ѓалтак таќрибан баробари модули m 2 q m §u20): ω4 2 e2 C 2 индуксионї хоњад буд e(ниг. 2I ~ Ф sin t m E ~(3.5) I mt R2 I m cos |u1| ≈ |e1|. U 1 1 N1 дуюми K трансформатор e будани m sin t CB Дар сурати кушода печаки B ~ 2 qm U N t 2 2 2 буда наметавонад. Он гоњ LC t LI m. љараён sin t дарон Uљорї U Ф m sin t I ~ 4, Im 2 m m 2|u | ≈ |e2|. (3.6) 2 ct t CB u e хоњад 1 1 m R e N q буд. Ќиматњои онии е ва е2-и ЌуМЭ њамоњангона бо як- U 1 LCNBS 2 2. m 6,3 103 c. 1 11 2 дигар Iтаѓйир меёбанд –e2дар N њамон як лањза ављ (максимум) мегиm U2 1 I1 U 2 I 2 W ранду дар њамон як лањза сифрї мешаванд. Бинобар ин нисбати I AD U 2 t 2 2 NBS 2 NBS бо нисбати ќиматњои S t T .бо ифодаи(3.4) 3,8муайяншавандаи 10 c.u1 e1U1 Iонњоро 2 самарбахши m ин ЌуМЭ-њо ε1 U ва ε2 ё, ва U 1t A CB I1 дар асоси ифо­дањои (3.5) 2 4 ω (3.6), бо нисбати ќиматњои самарбахши волтажњо U ва U иваз u2 e2 1 I ~ 22 2 X L кардан L 2πљоиз vL аст: Q I Rt R AD U 2 t A s t U 1 1 N1 U N K . (3.7) CB t sin U U 2 12 N 21 X L 0,08 L 1 I m sin 2t πv U m sin t U U 2 (коэфисенти N2 трансформатсия) 2Бузургии 2 табдилот К зариби sin U 2 ном гирифтааст. Дар сурати k>1 будан трансформатор волтажро CB u1 e1 будан онро меафзояд. t m кам мекунаду дар сурати k<1 U1 . NBS 87 U 1 I1 U 2 I 2 AD U 2 t 2 2 NBS 2 U I 3,8 10 c. 1 2 m CB U t AB sin U I 2 1 1 m C sin t U mC cos t 2 q 2 m LI 2 m 2C 2 T 2 2 LC 0 I S t 4 E ~ a ~ 2, e Ф Кори трансформатори бабор. нўгњои Ф Агар Ф m sin t печаки дуюмро I ~ w ~ E 2 2 баqзанљири барќистеъмолкунанда пайвандем ё, чунонки мегўянд, m LC трансформаторро бор кунем, ќувваи e Ф mљараён sin t дар печаки дуюм ди2 E ~ 2 I m гар сифрї намебошад. Љараёни дар ин маврид пайдошаванда дар t e m sinтаѓйирёбандаи маѓзаи трансформатор сели магнитии ба худ хосе B ~ 2 qm LCба вуљуд . меоварад, ки он мувофиќи ќоидаи Ленс бояд таѓйироти 4 I ~ , Фm селиI mмагнитиро дар маѓза кам mкунад. Лекин хурд шудани доманаи ларзиши сели магнитии натиљавї, ct R e N1 qm бояд ЌуМЭ-и дар дар печаки якум T 2 навбати LC 2 худ, 6,3 103 c. 1 индуксиониро 2 кам кунад. Вале I m ин имконнопазир e2 аст, N 2 зеро мувофиќи (3.5) |u1|≈|e1| W мебошад. Бинобар ин њангоми сарбаст кардани занљири печаки I m дуюм NBSќувваи . e1худбахуд меафзояд. Доманаи S t љараён дар печакиu1якум ин љараён тавре меафзояд, ки ќимати пешинаи доманаи ларзишњои t ω4 сели магнитии нати­љавиро барќарор u2 e2 кунад. I~ 2 LI m cos t Афзоиши ќувваи љараён дар занљири печаки якум мувофиќи R U1 1љойи N ќонуни баќои энергия сурат мегирад: талаф­додаи 1энергияи K CB печаки дуюм аз њисоби шабакаи барќ ба воситаи печаки якум t U 2 2 N2 U m sin занљири t печаки якум дар сурати ба бори t Тавони os t LI mпур sin мешавад. U 2 2 муќаррарї (бори исмї ё номиналї) наздик будани бори транс- CB t форматор таќрибан баробариuтавони m 1 e1 печаки дуюм ме­бошад: T . NBS ё худ: 2 2 NBS 3,8 102 c. m U1 U1I1 ≈ U2I2 (3.8) U1 I 2 . U 2 I1 (3.9) CB U t U 1 I1 U 2 I 2 AD U 2 t 1 2 X L LИн 2он πvLгуна маънї дорад,Qки Iдар Rt сурати ба воситаи транс­ AD U 2 t форматор ин ё он дараља зиёд кардани волтаж ќувваи љараён њамон дараља кам мешавад (ва U1баръакс). N X 1 њозира талафи умумии 0,08 L L Дар sin U 1 трансформаторњои пуртавони U 2 N2 2 πv энергия аз 2-3 дарсад (%) беш нест. sin * * * Трансформатор љараёни электрикии таѓйирёбандаро тавре табдил медињад, ки њосили зарби ќувваи љараён ба волтаж дар њарду печаки он таќрибан якхела мемонад. 88 U2 Зариби табдилот (коэфисенти трансформатсия) чист? ? 1.2. Сабаб чист, ки трансформатори бебор (он ки ба занљири истеъмолкунанда пайваст набошад) энергияи хеле кам истеъмол мекунад? §25. Истењсол ва истифодаи энергияи электрикї Дар замони мо дараљаи истењсол ва истифодаи энергия1 яке аз аломатњои рушди ќуввањои истењсолкунанда гардидааст. Ва ин љо њиссаи энергияи электрикї аз њама беш аст, зеро ин навъи энергия ба маънии томи калима назар ба навъњои дигар истеъ­молбобтар аст. Умуман, истеъмоли энергия дар дунё дар чањоряк аср, вале истеъмоли энергияи электрикї дар њар дањсола ду бор меафзояд. Ин он гуна маънї дорад, ки дар саросари љањон майдони истифодаи энергияи электрикї торафт фарохтар шудан дорад. Истењсоли энергияи электрикї. Энергияи электрикї дар не­ ру­гоњњои хурду бузурги барќ асосан ба воситаи генераторњои ин­дуксионии электромеханикї (илќо-генераторњои электро­ме­ ха­никї) њосил карда мешавад. Асосан ду навъи неругоњи барќ (электростансияњо) мављуд аст: нерўгоњњои њароратї ва обї. Онњо аз якдигар бо он фарќ мекунанд, ки барои гардиш додани ро­торњои генераторњошон воситањои гуногун (гармои сўзиш ё энергияи оби ѓалтон) истифода мешавад. Неругоњњои њароратї ба сифати манбаи энергия гармои сў­ зи­ши ангишт, газ, нафт, мазут, вараќсанг ва ѓ.-ро истифода мекунанд. Роторњои генераторњои электрикї ба воситаи тур­бинњои бухорї ё газї ва ё ба воситаи муњаррикњои дарунсўз гардиш дода мешаванд. Босарфатарин неругоњи барќ неругоњи бухортурбини њароратї (НБЊ, русиаш ТЭС) мебошад. Аксари НБЊ-њо ба сифати сўзишворї хокаи ангиштро истифода мекунанд. Барои њосил кардани 1 кВт•ст энергияи электрикї чандсад гиром ангишт сарф мешавад. Беш аз 90 дарсади энергияи дар деги бухор хориљкардаи сўзишворї ба бухор дода мешавад. Дар турбин энергияи кине1. Албатта, дар ин маврид худи энергия гум намешавад. Вазифаи энергетика танњо ин аст, ки энергияи истифодашавандаро дар шакли ќобили истеъмол њосил кунад. Энергия њангоми истеъмол охири охирон асосан ба энергияи дохилї (яъне ба гармо) табдил меёбад. 89 Энергияи сўзишворї 1. Энергияи­ механикии муњаррикњо Энергияи дохилии бухор Энергияи механикї (кинетикї)-и бухор Энергияи механикї (кинетикї)-и турбин Энергияи электрикї Хатти интиќол (наќл) Энергияи дохилии ноќилњо НБЊ 2. Энергияи дохилии асбобњои гармкунанда 3. Энергияи­ дохилии аккумуляторњо Истеъмолкунанда Рас.56. тикии тираки бухор ба ротор дода мешавад. Наварди турбин ба наварди генератор ба таври нољунбон мањкам аст. Турбогенераторњои бухорї басе сареъчархишанд – адади гардиши онњо дар њар даќиќа то ба чанд њазор мерасад. Аз физикаи синфи 10 маълум аст, ки суд (коэфисенти кори фоиданок)-и муњаррикњои њароратї ба ќадри зиёд кардани њарорати ибтидоии љисми корї меафзояд. Бинобар ин бухори ба турбин равонашавандаро њатталимкон гармтару фишурдатар (то ња­роратњои 550°С ва фишорњои 25 МПа) мекунанд. Суди НБЊ-њо то ба 40 дарсад мерасад. Ќисми зиёди гармо (энергия) њамроњи бухори корхўрда талаф мешавад. Табдилоти дар ин гуна мавридњо рўйдињандаи энергия дар рас.56 тасвир ёфтааст. Неругоњњои њароратии махсуси барќ, ки термоэлектро­сентрал (ТЭС; русиаш ТЭЦ) ном гирифтаанд, имкон медињанд, ки њиссаи хеле зиёди бухори партовї (бухори корхўрда) дар муассисањои саноатї ва эњтиёљоти рўзгор (гарм кардан ва бо оби гарм таъмин гардондани биноњои иќоматї ва ѓ.) истифода шавад. Ин амал суди ТЭС-њоро то ба 60–70% мерасонад. Њо­зирњо ќариб 40 дарсади энергияи электрикиро ТЭС-њо истењсол мекунанд. Дар неругоњњои обии барќ (НОБ) барои гардиш додани ро­ тор­њои генераторњо энергияи потенсиалии оби афтон (оби аз ин ё он баландї афтанда) истифода мешавад. Ротори генератори элект­рикї ба воситаи турбини њидравликї ба гардиш даро­варда 90 Энергияи механикї (потенсиалї)-и об Энергияи механикї (потенсиалї)-и об Энергияи механикї (кинетикї)-и турбин Энергияи электрикї 1. Энергияи­ механикии муњаррикњо Хати интиќол (наќл) 2. Энергияи дохилии асбобњои гармкунанда Энергияи дохилии ноќилњо 3. Энергияи­ дохилии аккумуляторњо Истеъмолкунанда НОБ Рас. 57. мешавад. Тавони ин гуна неругоњи барќ ба он вобаста мебошад, ки об аз чї ќадр баландї поён меафтад ва њар сония чї миќдор об ба турбин мезанад. Табдилоти энергия дар неругоњњои обии барќ дар рас.57 тасвир ёфтааст. Неругоњњои обии барќ ќариб 20 дарсади энергияи элект­рикии истеъмолиро истењсол мекунанд. Ваќтњои охир дар энергетика њиссаи неругоњњои атомии барќ (НАБ) торафт зиёдтар мешавад. Дар замони њозира таќ­рибан 15,7 дарсади энергияи электрикиро њамин НАБњо њосил мекунанд. Истифодаи энергияи электрикї. Истеъмолкунандаи асосии энергияи электрикї саноат аст, ки ќариб 70%-и тамоми энер­ гияи истењсолшавандаро «мехўрад». Наќлиёт низ соњаи энер­гия­ талаб мебошад. Адади роњњои оњани истеъмолкунандаи энергияи электрикї сол то сол афзуда истодааст. Њиссаи зиёди энергияи электрикии истеъмолшавандаро ба энергияи механикї табдил додан лозим меояд. Ќариб њама меха­ низм­њои саноатї тавассути муњаррикњо (генераторњо)-и электрикї ба њаракат дароварда мешаванд. Ин муњаррикњо басе љоѓунљанд (љойи кам мегиранд), истифодабобанд ва дар олатњои худкор (авто­матї) низ ќобили истифода њастанд. Ќариб сеяки энергияи электрикие, ки саноат истеъмол мекунад, барои амалиёти технологї (кафшеркории электрикї, гудозиши филизот, электролиз ва ѓ.) сарф мешавад. 91 * * * Зиндагонї ва умуман тамаддуни имрўзаро бе истифодаи энерги­ яи электрикї тасаввур кардан муњол аст. Фањмост, ки дар сурати бо ин ё он сабаб аз кор баромадани неругоњњои барќи шањри калон тамоми муассисањо «фалаљ» мешаванд. Оё шумо мисолњое оварда метавонед, ки «дар фалон мошин ё ? 1. механизм љараёни электрикї тамоман истифода нашавад»? 2. Сокинони шањри калон аз харобии шабакаи барќ чї зарар мебинанд? §26. Интиќоли энергияи электрикї Истеъмолкунандагони энергияи электрикї дар њар љо њастанд. Вале худи ин энергияро дар љойњои наздик ба конњои сўзишворї ё захирањои об истењсол мекунанд. Ин энергияро ба миќдори зиёд захира кардан илољ надорад. Онро дарњол баъди тавлид истеъмол кардан мебояд. Бинобар ин зарурати ба масофањои дур интиќол додани ин энергия ба миён меояд. Энергияи электрикї гоњи интиќол додан камобеш талаф мешавад. Гап дар он аст, ки љараёни электрикии I њангоми дар ноќили муќовиматаш R љорї будан дар муддати t ин миќдор гармо хориљ мекунад: Q = I2R. Ин гармо бењуда сарф мешавад (ноќилњоро гарм мекунад). Дар сурати бисёр дароз будани хатти наќли энергия ин кор фоидаи иќтисодї намедињад. Ба дараљаи назаррас кам кардани муќо­ вимати ноќилњо амалан басе душвор аст. Аз ин рў ќувваи љараёнро кам кардан лозим меояд. Азбаски тавони љараён ба њосили зарби ќувваи љараён ва волтаж баробар мебошад, пас, барои доимї (собит) мондани тавони наќлшаванда волтажи хатти барќро зиёд кардан мебояд. Ва њар ќадре ки хатти барќ дароз бошад, волтажи њамон ќадр баландтарро истифода кардан зарур меояд. Чунончи, дар яке аз хатњои баландволти неругоњи обии барќи Маскав (дар дарёи Волга) волтажи 500 кВ истифода мешавад. Бо вуљуди ин гене­ раторњои љараёни таѓйирёбанда барои волтажњои на бештар аз 92 20 кВ сохта мешаванд, зеро волтажи аз ин бештар барои аз њам људо нигоњ доштани Трансформатори печакњову ќисмњои дигари баландкунанда гене­раторњо тадбирњои махсус таќозо мекунад. Хатти Аз ин рў дар неругоњ­ интиќол њои бузурги барќ трансфор­ Трансформатори маторњои волтажбаландкупасткунанда нанда мешинонанд, то ки вол­т ажи хатти инти­ќ оли Хатти барќ­ро ба ќадри кам шудани интиќол ќув­ваи љараён зиёд кунанд. Трансформатори Барои бевосита дар му­ пасткунанда њар­рикњои даст­гоњ­њо, ша­ба­ каи рав­шан­ої ва ѓ. истеъ­мол Хатти кар­да­ни энергияи электрикї интиќол вол­таж­њои ба­ландро паст Трансформатори пасткунанда кар­дан мебояд. Ин амал ба ва­си­лаи транс­форма­тор­њои вол­таж­паст­кунанда анљом до­да мешавад. Ба љойи истеъмол Амали паст кардани Рас.58. вол­­таж ва зиёд кардани ќув­ваи љараён чанд зина до­рад. Дар њар яки он зи­нањо волтаж то рафт паст­тар ва масоњати фа­роги­рандаи ша­бакаи элек­трикї то­рафт васеътар ме­ша­вад. Ре­љаи интиќол ва таќ­сими энергияи элек­трикї дар рас.58 тасвир ёфтааст. Дар сурати бисёр ба­ланд будани волтаж дар бай­ни ноќилњои хатти ин­ти­ќол тахлия (пардахт, раз­ряд)-и то­љии электрикї рўй ме­ди­њад, ки он боиси та­ла­фи энер­гия мегардад. Дар ин мав­рид домана (амплитуд)-и волтажи таѓйирёбанда бояд тавре ин­тихоб шавад, ки барои ин ё он масоњати буриши арзии ноќил талафи энер­гия дар натиљаи тахлия (пардахт)-и тољї њаттал­имкон кам бо­шад. Неругоњњои барќи як ќатор ноњияњо бо хатњои интиќоли волтажи баланд дар як шабакаи умумї муттањид карда шуда­анд, ки онро шабакаи умумии энергия ё мухтасаран шабакаи умумї меноманд (русиаш: энергосистема). Истеъмолкунандагон аз њамин ша93 бака барќ мегиранд. Ин гуна шабака имкон медињад, ки бори он (яъне кори бо барќ таъмин гардондани ис­теъмолкунандагон) дар соатњои «пик» – пагоњињо ва бего­њињо нисбатан баробар таќсим шавад. Ин боз имкон медињад, ки кори ба истеъмолкунандагон расондани барќ муназзам бошад. * * * Энергияи электрикиро ба масофањои дур интиќол додан бас мушкил аст. Вале дар сурати истифода шудани љараёни элект­ рикии баландволтаж мурод њосил мегардад. ? 1. Энергияи электрикиро ба масофањои дур чї тавр интиќол ме­ дињанд? 2. Ба воситаи љараёни доимї ба масофањои дур интиќол додани энергияи электрикї чї бартарї дорад? Машќи 3 1. Вараќањои пўлодини маѓза (дилак)-и ротори генератори индуксиониро чї тавр љой додан мебояд, ки љараёнњои тўфонї (љараёнњои гирдпеч) кам бошанд? 2. Ќоб (рамка)-и симини росткунља дар майдони магнитии якљинса гардиш мехўрад. Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и дар ин ќоб илќошаванда (индуксияшаванда) дар кадом маврид зиёд хоњад буд – њангоми ба рафти хатњои индуксияи магнитї амудан воќеъ гардидани ќоб ё њангоми ба он хатњо мувозї (параллел) будани он? 3. Печакњои трансформатор аз симњои гуногунѓафсї печонда шудаанд. Кадоми он печакњо печи бисёртар дорад? 4. Адади печњои печаки трансформаторро (бе он ки ѓалтак кушода шавад) чї тавр муайян кардан мумкин аст? 5. Агар трансформатор тасодуфан ба манбаи љараёни доимї пайваста шавад, чї њодиса рўй дода метавонад? 6. Сабаб чист, ки агар як печи печаки трансформатор сарбаст шавад, трансформатор аз кор мебарояд? 7. Зариби табдилот (ё худ коэфисенти трансформатсия)-и њама трансформаторњои пасткунандаи дар рас. 58 тасвиршударо ёбед. (Талафи энергияро ба назар нагиред). Сипас њамин масъаларо барои трансформаторњои баландкунанда њал кунед. 94 m NBS. I u1 e1 ω4 I~ 2 R u2 e2 I m cos t S t сеюмN1 Муњимтарин хулосањоиUбоби 1 1 1 K CB N2 t аксаран 2 воситаи U 2 ба 1. Љараёни электрикї генераторњоиин LI m sin t U m sin t U дуксионии 2 электромеханикї 2 њосил карда мешавад. Ин генераторњо энергияи механикиро ба энергияи љараёниCB t e1 онњо бар падидаи индуксияи электрикї табдил медињанд.u1Кори U1 m . электромагнитї (илќои электромагнитї) асос ёфтааст. NBS U1таѓйирёбанда I1 U 2 I 2 2. Љараёни электрикии ба воситаи транс­ AD U 2 t 2форматор 2 NBS табдил дода мешавад. Трансформатор ду печаке до­ U1 I 2 T 3,8 102 c. шудаанд. «Вазифаи» маѓза бо рад, ки mдар маѓзаи пўлодин кашида CB U 1t AB I1 волтаж мебошад. Таѓйироти 2 талафи камтарин кам ё зиёд U кардани бо нисбати адади печњои печаки якум N1 бар адади печњои X L волтаж L 2 πvL Q I 2 Rt AD U 2 t AB печаки дуюм N муайян мешавад: 2 L XL 0,08 2 πv U 1 N1 . U 2 N2 sin U 1 n sin U 3. Трансформатор чанд боре ки волтажро зиёд (кам) кунад, 2 ќувваи љараён дар занљир њамон дараља кам (зиёд) мешавад: Im Um U 2 0,28A XL XL U1 I 2 . U 2 I1 4. Талафи энергия дар ноќилњо ба дараљаи ду (ё худ тавони cos2 πvt 2 cos 2 πvt 1 ќувваи љараён мутаносиб ду)-и мебошад. Вале тавон (тавоної)-и v0 2 LC интиќолшаванда ба њосили зарби λ ќувваи љараён ба волтаж мута энергия дар сурате мат­луб хоњад носиб аст. Бинобар ин интиќоли T 1 v буд, ки . волтаж зиёд бошаду ќувваи љараён кам. Вол­тажро пеш 1 додан (ба масофањои 2аз интиќол LC T дур) ба воситаи трансформатор зиёд мекунанд, вале дар охири хатти v интиќол он (волтаж)-ро пеш аз он ки ба «дасти» истеъмолкунандагон бирасад, боз њам ба во1 λv C ситаи 10 5 Ф 10 паст мекунанд. 2 2 трансформатор 4 Lv 1 0 . 2 q 0 q LC 02 1 LC I W S t V Sc t ин љо низ њамон тавр хулоса­ худро q q1.m Дониши cos 0t аз мутолиаи боби 3 андўхтаи бандї кунед, ки дар муќаддимаи банди «Муњимтарин хулосањои боби якум» гуфта будем. wc tS q qm sin 0t I 0 2 πv S 4R 2 I S t w wc w 95 1 , Боби 4 МАВЉЊОИ ЭЛЕКТРОМАГНИТЇ Мо дар синфи IХ бо мављњои механикї шинос шуда будем. Мављ­ њои механикї дар муњитњои гуногун - дар газ, моеъ ё љисми сахт густариш меёбанд (пањн мегарданд). Мављњои навъи дигаре низ вуљуд доранд, ки мављњои электромагнитї ном гирифтаанд ва барои густариши худ ба ягон навъ модда эњтиёљ надоранд. Радиомављњо ва мављњои рўшної мањз њамин гуна мављанд. Май­дони электромагнитї дар хало (вакуум), яъне дар љойи бе­ато­му бемолекула низ вуљуд дошта метавонад. Мављњои элект­ро­маг­нитї бо вуљуди аз мављњои механикї тафовути куллї дош­тан њангоми густариш ёфтани худ монанди мављњои механикї рафтор мекунанд. Њоло мо ба омўзиши мављњои электромагнитї мепардозем. Ам­мо аввал биёед ба хотир биёрем, ки мављ чист ва хусусиятњои асосии њаракати мављї чигунаанд. § 27. Рўйдодњои мављї Падидањои мављї дар табиат баѓоят бисёр дучор меоянд, зеро барои пайдоиши мављњо шароити гуногун мављуд аст. Бо вуљуди ин њама навъњои мављњо бо ќонуниятњои сифатан якхела тавсиф мешаванд (он сон, ки дар омўзиши ларзишњо дида будем). Бисёр масъ­алањои душвордарк дар сурате рўшан ё рўшантар мегарданд, ки мо мављњои гуногунро бо якдигар муќоиса кунем. Мављ чист? Мављ гуфта ларзишеро мефањманд, ки бо мурури замон дар фазо густариш меёбад (пањн мешавад). Мављњои механикї дар њаво, дар љисмњои сахт ва дар анда­ руни моеъњо дар асари ќуввањои чандирї ба вуљуд меоянд. Њамин ќуввањоанд, ки ќисмњои алоњидаи љисмро бо якдигар ало­ќаманд мегардонанд. Дар ташак­кули мављњои рўйи об бошад, ќув­ваи вазнинї њиссаи муњим дорад. Хусусиятњои асосии њаракати мављиро аёнитар аз њама дар ми­соли мављњои рўйи об дидан мумкин аст. Мављњо дар ин маврид чун «хокрезњои» гирде ба назар мерасанд, ки сўйи пеш медаванд. Зимнан, масофаи байни «хокрезњо» ё теѓањои мављ таќрибан якхелаанд. Аммо агар ба рўйи об ягон чизи сабук, масалан, ќуттии 96 гўгирдро партоем, вай аз паси (ё њамроњи) мављ намеравад, балки таќрибан дар њамон як љо болову поён (мисли об) лаппидан мегирад. Њангоми густариш ёфтани мављ њолат (вазъ)-и муайяни муњити лаппон (вале на модда!) љой иваз мекунад, мекўчад. Изтиробе, ки дар ягон љойи об, масалан њангоми ба об пар­тофтани санге ба вуљуд меояд, ба ќитъањои њамсоя дода шуда, оњиста-оњиста њар сў пањн мегардад ва заррањои навбанави муњитро ба ин њаракат љалб мекунад. Аммо худи об љорї намешавад – танњо шакли сатњи он мекўчад. Суръати мављ. Муњимтарин бузургии тавсифдињандаи мављ суръати он аст. Мављњо, сарфи назар аз табиати худ, дар фазо якбора, дар як он густариш ёфта (пањн гашта) наметавонанд – онњо бо ин ё он суръати нињої (охирнок) густариш меёбанд. Ме­тавон тасаввур кард, масалан, ки моњихўрак њамеша дар фазои рўйи њамон як теѓаи мављ парвоз мекунад. Дар ин сурат суръати гус­ тариши мављ ба суръати моњихўрак баробар хоњад буд. Мављњои рўйи об аз он љињат мушоњидабобанд, ки суръати густаришашон зиёд нест. Мављњои арзї ва тўлї. Мављ­ њоеро њам, ки ќад-ќадди рес­мони резинї медаванд, мушоњида кардан осон аст. Агар як нўги ресмонро мањкам карда, нўги дигарашро ќадре кашида, онро љунбонем, Рас. 59 мебинем, ки мавље пайдо шуда, ба ќадди ресмон медавад (рас. 59). Ва њар ќадре ки ресмон сахттар кашида шуда бошад, суръати мављ њамон ќадр зиёдтар хоњад буд. Мављ то нуќтаи басти ресмон расида, акс мешавад ва пас мегардад. Дар ин мисол њангоми густариш ёфтани мављ шакли ресмон таѓйир меёбад. Аммо њар як ќитъаи он нисбат ба мавќеи бетаѓйири мувозанати худ љунбиш мекунад. Бинед, ки њангоми ба ќадди ресмон давидани мављ ќитъањои алоњидаи ресмон амудан ба рафти мављ љунбиш мекунанд (рас. 60). Ин гуна мављњоро мављњои арзї (дурусташ: мављњои ъарзї) меноманд. Аммо на њар мављ мављи арзї аст. Љунбиш (ларзиш) дар самти рафти мављ низ рўй дода метавонад (рас.61). Ин навъи мављро мављи тўлї мегўянд. Пайдоиши мављи тўлиро бо ёрии фанар (пуржин)-и дарози мулоими дар рас.62 тасвиршуда мушоњида кар97 Самти густариши мављ Самти ларзиш Рас. 60 Самти ларзиш Самти густариши мављ Рас. 61 дан мумкин аст. Агар як нўги фанарро ба кафи даст андак такон дињем, мебинем, ки фишориш (импулси чандирї) ба ќадди фанар медавад (рас.62). Бо зарбањои паёпай дар фанар мавље ангехтан мумкин аст, ки натиљаи фишоришњову кашишњои фанар бошад. Ин фишоришњову кашишњо дар пайи якдигар медаванд (рас.63). Њар як печи фанар дар самти рафти мављ љунбиш мехўрад. Энергияи мављ. Њангоми густариш ёфтани мављ њаракат аз як ќитъаи љисм ба ќитъаи дигари он дода мешавад ё, чунонки мегўянд, интиќол меёбад. Интиќоли њаракат бо интиќоли энергия алоќаманд аст. Хосияти асосии њама мављњо, сарфи назар аз та­ биаташон, ин аст, ки онњо энергияро бе интиќоли модда интиќол медињанд. Мављ энергияро аз манбае мегирад, ки он нўги ресмон, тор ва ѓ.-ро љунбиш медињад. Ин энергия њамроњи мављ мекўчад. Ба иборати дигар, аз њар гуна буриши арзии масалан, ресмон энергия бефосила «љорї» хоњад буд. Ин энергия дар мисоли ресмон аз энергияи њаракат (энергияи кинетикї)-и ќитъањои ресмон ва энергияи потенсиалии тазйиќ (деформатсия)-и чандири он иборат мебошад. Њангоми ба ќадди ресмон давиданњои мављ домана (амплитуд)-и љунбиш оњиста-оњиста кам мешавад – ин бо 98 Рас. 62 Рас. 63 он алоќаманд аст, ки дар ин маврид як ќисми энергияи механикї ба энергияи дохилї табдил меёбад. Дарозии мављ. Агар нўги озоди ресмони резинии кашидаро маљбур созем, ки бо басомади муайяни v биларзад, мебинем, ки ин ларзишњо ба ќадди ресмон њаракат мекунанд ва њар як ќитъаи ресмон бо њамон басомаде меларзад, ки мо нўги рес­монро бо он ларзиш додаем. Вале дар ин маврид фази ларзишњо нисбат ба якдигар ѓељида меоянд. Ин гуна мављњоро мављњои якбасомад (мављњои монохроматї – ба маънои «якранг») мегўянд. Дар сурати баробари 2π будани фосилаи фазии байни фаз­њои ларзиши ду нуќтаи ресмон ин нуќтањо ба куллї якхела лар­зиш мехўранд, зеро cos(2πνt + 2π) = cos2πνt. мебошад. Ин навъ ларзишњоро ларзишњои њамфаз мегўянд. Масофаи U1 I 2наздиктаринеро, ки бо фази U байни U 2 ду нуќтаи ба якдигар U1 I 2 меноманд. U 2 мехўранд, I m якхела Umm ларзиш 0,28A дарозии U 2 мављ I1 I m X L X L 0,28A U 2 λ, басомади I1 ларзиш v ва суръати X Робитаи X L байни дарозии мављ L густариши мављ υ. Мављ дар cos як даври масофаи 2 πvt ларзиш 2 cos 2 πvt баробар 1 cosонро 2 πvt ин2тавр cos 2 πvtмумкин аст: 1 мепаймояд. Пас, суръати v0 ба λ-ро ёфтан v0 2 LC 2 LC λ λ. T 1 T 1Даври v . ларзиш Т ва басомади ларзиш v ин тавр алоќа­ман­данд: 1 v 2 LC . 1 T 2 LC T v. v Пас, 1 5 λ v 1 C 10 Ф 10 υ λv = λν C 4 22 Lv 22 10 5 Ф 10 4 Lv яъне суръати мављ ба њосили будааст, зарби дарозии мављ ва ба­ 1 0 1 . 2 сомади 0 LC . q 0 2qларзиш баробар мебошад. q Њангоми LC ба ќадди ресмон давидани мављ мо бо ду навъ дав0 q рият дучор меоем: W 1 I W њар як зарраи ресмон замонан (нисбат ба 1 0 22 Аввалан, I S њаракати t 0 ваќт) LCдаврї мекунад. Дар ларзишњои S t мавзун ё худ ларзишњои LC њармоникї (ин ларзишњо аз рўйи V ќонуни Sct косинус ё ќонуни синус q рўй q cos 0 t V Scларзиш t медињанд) басомад ва доманаи дар њама нуќтањо q qm cos t m 0 якхелаанд; онњо танњо бо фази худ фарќ wc tS мекунанд. wc tS wc мављ дар фазо пас I q qm sin t Сониян, дар ин ё он лањзаи I ваќт wc S tшакли q qm sin 00t t аз њар порчаи дарозиаш λ такрорSмешавад. Дар рас.64 нимрўйи 2 мављ барои лањзаи муайяни ваќт тасвир ёфтааст (хати сиёњ). Ин S 4 R 0 2 πv S 4νсўйи R 2 рост мекўчад. Мављ пас 0 хат 2 πбо v мурури замон бо суръати 2 T 2 2 LC T 0 2 LC 0 e Ф e Ф w w 1 w w 1 , I I S t 4t R 22 , S t 4t R E ~ a ~ 22, E ~ a~ , B ~ a ~ 22. B ~ a ~ . 99 Рас.64. аз фосилаи ваќти ∆t ба мавќее меояд, ки он бо хатти ранга тасвир ёфтааст. * * * Мо ба хотир овардем, ки мављ чист, басомад ва доманаи ларзи­ ши мављ чї маънї доранд. Барои дарозии мављ басомади ларзиш ва суръати густариши мављ ин гуна таносуб муќаррар кардем: υ=λν. Њамаи ин мафњумњо барои мављњои механикї ва электромагнитї умумианд. чист? ? 1.2. Мављ Мављњои арзї ва тўлї аз якдигар чї фарќ доранд? 3. 4. 5. 6. Хусусиятњои асосии њаракати мављї чигунаанд? Дарозии мављ чї гуна бузургист? Суръати мављ ва дарозии мављ чї алоќамандї доранд? Оё њангоми густариш ёфтани мављ домана (амплитуд)-и он њамеша хурд мешавад? §28. Мављњои электромагнитї Мављњои механикї ба туфайли таъсироти мутаќобили байни заррањои модда ба вуљуд меоянд. Њоло биёед бинем, ки мављњои электро­магнитї чї тавр пайдо мешаванд. Таъсироти мутаќобили электромагнитї чї тавр густариш меёбад? Ќонунњои бунёнї (фундаменталї)-и табиат, аз љумла ќо­ нунњои электромагнетизм (ки Максвелл кашф кардааст) аз ин љињат љолиби таваљљуњ њастанд: онњо назар ба далелњое, ки заминаи дарк ва кашфи худи ин ќонунњо гардидаанд, маълу­моти бештар дода метавонанд. 100 Дар байни натиљањои сершумори басе аљибу муњими ќо­нунњои максвеллии майдони электромагнитї якеаш шоёни таваљљуњи зиёдест. Ин хулосаест дар бораи он, ки таъсироти мутаќобили электромагнитї бо суръати нињої густариш меёбад. Мувофиќи назарияи таъсири дур ќувваи кулонии ба зарраи барќаманд (зарраи электрнок) таъсиркунанда дарњол баъди аз љой љунбондани зарраи барќаманди њамсоя таѓйир меёбад. Таъсир онан (дар як он) наќл мешавад. Аз нуќтаи назари назарияи таъсир аз масофае таври дигар буда њам наметавонад: ин њо­латро чї тавр фањмидан мебояд, ки як зарраи барќаманд њамин гуна зарраи дигарро бевосита аз тариќи љойи холї «њис» ме­кунад? Аммо аз нигоњи назарияи таъсири наздик гап ба куллї дигар ва басо мураккаб аст. Кўчиши зарраи барќаманд майдони электрикии назди онро таѓйир медињад ва ин майдони элек­ трикии таѓйирёбанда сабабгори пайдоиши майдони магнитии таѓйирёбанда (дар фазои атрофи он зарра) мегардад. Ва майдони магнитии таѓйирёбанда, дар навбати худ майдони электрикии таѓйирёбанда њосил мекунад ва ѓ. Њамин тариќ, њар як кўчиши зарраи барќаманд (кўчиши барќа) боиси якбора «шалаппас» кардани майдони электро­магнитї мегардад, ки он гоњи густариш ёфтан соњањои торафт дуртари фазои атрофи он зарраро фаро мегирад ва дар «роњи» рафти худ майдони то лањзаи љунбиши барќа вуљуддоштаро сохтори дигар медињад. Ва дар охир ин «шалаппас» то ба ба­рќаи дуюм мерасад, ки мањз њамин боиси таѓйир ёфтани ќувваи ба барќа таъсироваранда мегардад. Аммо ин на дар лањзаи кўчиши барќаи аввал рўй медињад. Густариши изтироби электромагнитї (ки механизми онро Максвелл дарк кардааст) бо суръати нињойї рўй медињад (бо вуљуде ки ин суръат хеле зиёд аст). Њамин аст он хосияти асосии майдони электро­магнитї, ки њама гуна шакку шубњаи алоќаманд бо воќеияти онро аз миён мебардорад. Максвелл ба тарзи соф риёзї (математикї) нишон дод, ки суръати густариши изтироби электромагнитї баробари суръати вакуумии рўшної аст. Мављи электромагнитї. Тасаввур кунед, ки барќа (яъне зарраи барќаманд) аз нуќтае ба нуќтаи дигар на умуман кўчи­дааст, балки ба рафти ягон хатти рост ба ларзиш (ба ларзиши баландбасомад) дароварда шудааст – мисли бори сари фанар (пуржин), вале назар ба он хеле тез њаракат мекунад. Он гоњ май­дони электрикї 101 дар наздикии бевоситаи барќа ба таври даврї таѓйир меёбад, яъне меларзад. Яќин аст, ки даври ин таѓйирот ба даври ларзиши барќа баробар меояд. Майдони электрикии таѓйирёбанда майдони давритаѓйирёбандаи магнитї њосил мекунад – ин бошад, дар нав­ бати худ, сабаб мешавад, ки май­дони электрикии таѓйирёбанда акнун дар масофањои дуртар аз барќа ба вуљуд ояд ва ѓ. Мо ин љо љараёни мураккаби пайдоиши майдони электро­ магнитии зодаи барќаи ларзонро муоина намекунем, балки таваљљуњи шуморо, хонандаи азиз, танњо ба натиљаи нињої љалб мекунем. Дар фазои атрофи барќа маљ­ мўи майдонњои даврї таѓйи­рёбан­даи электрикї ва магнитии нисбат ба якдигар амудие ба вуљуд меояд, ки он соњањои торафт васеътари фа­зо­ро фаро мегирад. Дар рас.65 «су­ра­ти онї» (сурати яклањзаина)-и ња­мин гу­на маљмўи майдонњо барои ма­со­ фа­њои дур аз барќаи лар­зон тас­вир Рас.65. ёфтааст. Дар ин маврид мављи электромагнитї ном мавље ба вуљуд меояд, ки аз барќаи ларзон ба њама тараф пањн мешавад. Мављи электромагнитии дар рас.65 тасвиршуда монанди мавље нест, ки дар натиљаи ѓалаён (ё изти­роб)-и ин ё он муњит дар сатњи об пайдо мешавад. Дар расм вектор­њои Е ва В барои лањзаи муайяни ваќт ва нуќтањои гуногуни дар рўйи тири OZ хобидаи фазо (бо масш­таби муайян) тасвир ёфтаанд. Ин љо њам, чунонки барои мављ­њои рўйи об буд, муњит њељ гуна хамидагї ё дунгї надорад, яъне хаму нўк доштани чї мављњои рўйи об ва чї мављњои электромагнитї аз табиати худи онњост1. Дар њар нуќтаи фазо майдонњои электрикї ва магнитї бо мурури замон ба таври даврї таѓйир меёбанд. Њар ќадре ки нуќта аз барќа дуртар бошад, ларзиши майдонњо то ба он њамон ќадр дертар мерасад. Пас, ларзишњо дар масофањои гуногун (аз барќа) фази гуногун доранд. Векторњои Е ва В дар њама гуна нуќтањои фазо њамон гуна ларзиш мехўранд; онњо њамфазанд. Фосилаи байни наздик­тарин 1. Иловаи мо (С. Ќ.). 102 нуќтањое, ки дар онњо ларзишњо њамфаз мебошанд, дарозии мављ λ-ро ифода мекунад. Барои мавриди дар рас.65 тасвиршуда метавон гуфт, ки векторњои Е ва В дар фазо бо даври λ таѓйир меёбанд. Векторњои шиддати майдони электрикї ва индуксияи май­ дони магнитї нисбат ба самти густариши мављ њамеша аму­дона (перпендикуларан) равонаанд. Мављи электромагнитї мављи арзї мебошад. Њамин тариќ, векторњои Е ва В дар мављи электромагнитї њам нисбат ба якдигар самти амудї доранду њам нисбат ба самти густариши мављ. Агар пармачаи ростпечро аз вектори Е сўйи вектори В тоб дињем, пешрафти он бо вектори суръати мављ с њамсамт меояд (ниг. рас.65). Афканиши мављњои электромагнитї. Мављњои электро­магнитї аз ларзиши барќа ба вуљуд меоянд. Ин љо он чиз муњим аст, ки суръати њаракати ин гуна барќањо бо мурури замон таѓйир мепазирад, яъне онњо бо шитоб њаракат мекунанд. Буди шитоб шарти асосии афканда шудани мављњои электромагнитї аст. Майдони электромагнитї на танњо њангоми ларзидани барќа, балки инчунин дар њар гуна таѓйироти тези он (барќа) низ ба вуљуд меояд (афканда мешавад) ва, зимнан, њар ќадре ки шитоби барќа зиёд бошад, шиддати мављи хориљгарданда њамон ќадр бештар хоњад буд. Хуб, инро чї тавр тасаввур кардан мумкин аст? Гап дар он аст, ки њангоми бо суръати доимї њаракат кардани зарраи барќаманд майдонњои элект­рикиву магнитии зодаи он монанди ќабои лаппишхўранда њамроњи зарра будан мегиранд, аз он канда намешаванд. Аммо дар сурати бо шитоб њаракат кардани зарра як хосияти ба худ хоси майдони электромагнитї – хосияти инерсиядорї – хо­сияти шастдории майдони электромагнитї зуњур мекунад. Майдон аз зарра «канда» мешавад ва аз њамин лањза сар карда дар шакли мављњои электромагнитї вуљуд доштан мегирад. Энергияи майдони электромагнитї (дар ин ё он лањзаи ваќт) њамоњангона бо таѓйироти векторњои Е ва В ба таври даврї таѓйир меёбад. Мављи давон бо худ ин ё он миќдор энергия мебарад ва ба самти густариши мављ бо суръати с њаракат мекунад. Ба туфайли ин мављи электромагнитї бо мурури замон дар њар гуна соњаи фазо ба таври даврї таѓйир ёфта метавонад. Максвелл ба ин ки мављњои электромагнитї вуљуд доранд, шакке надошт. Вале танњо пас аз дањ соли вафоти ў ин мављњо дар таљриба њосил карда шудаанд. Ин корро Њертз анљом дод. 103 * * * Мављњои электромагнитї дар он замина ба вуљуд меоянд, ки майдони электрикии таѓйирёбанда майдони магнитии таѓйир­ёбанда њосил карда метавонад. Ва ин майдони магнитии таѓйир­ёбанда, дар навбати худ, майдони электрикии таѓйирёбанда ба вуљуд меоварад. ? 1. Векторњои Е, В ва с дар мављи электромагнитї нисбат ба якдигар чї гуна самт доранд? 2. Зарраи барќаманд бояд чї тавр њаракат кунад, ки мављи электро­ магнитї афканда тавонад? §29. Кашфи таљрибавии мављњои электромагнитї Акнун биёед бинем, ки мављњои электромагнитї нахустин бор чї тавр њосил карда шудаанд. Љараёни пайдоиши ин мављњо му­раккаб аст. Бинобар ин мо онро танњо ба таври умумї муоина мекунем. Мављи электромагнитї дар заминаи робитаи мутаќобили май­донњои электрикї ва магнитии таѓйирёбанда ба вуљуд меоянд. Таѓйироти яке аз ин майдонњо боиси пайдоиши май­дони дигар мегардад. Чунонки дар §5 гуфтем, њар ќадре ки индуксияи магнитї (яъне илќои магнитї) бо мурури замон зуд­тар таѓйир ёбад, шиддати майдони электрикии њосилшаванда њамон ќадр зиёд хоњад U1 Iки буд шиддати майдони электрикї U m ва,Uдар2навбати худ, њар ќадре 2 I m зудтар таѓйир 0пазирад, ,28A индуксияи U 2 I1 магнитї њамон ќадр зиёдтар XL XL хоњад буд. Пас, барои ба вуљуд овар­дани мављњои электромагнитии cos 2 πvtба ќадри 2 cos 2 πбаландбасомад vt шадид нитии кофї 1 ларзишњои электро­маг­ v0 њосил кардан зарур аст. Мањз ба њамин шарт шиддати майдони 2 LC λ электрикї Е ва индук­сияи майдони магнитї В зуд таѓйир ёфта T метавонанд. 1 v . Ларзишњои басомадашон назар 1 ба басомади љараёни сано­атї 2 LC T (50 Њз) хеле зиёдро ба воситаи контури ларзишњо ба вуљуд овардан v мумкин аст. Њар ќадре ки индуктивият ва гунљоиши контур кам 1 5 λ v C бошанд, 10 Ф 10 2 2 басомади ларзиш њамон ќадр зиёдтар хоњад буд: 4 Lv 2 q 0 q 104 2 0 1 LC q qm cos 0t 0 I 1 LC . W S t V Sct Контури кушодаи ларзишзо. Аммо баландбасомад будани ларзишњои электромагнитї тавлиди бошиддати мављњои элек­ тро­магнитиро њанўз таъмин намекунад. Дар контури муќар­рарї, он ки дар рас.25 тасвир ёфтааст (онро контури баста номидан мумкин аст) майдони магнитї ќариб битамом дар даруни ѓалтак фароњам омадаасту майдони электрикї – дар даруни конденсатор. Дур аз контур майдони электромагнитї амалан вуљуд надорад. Ин гуна контур чун манбаи мављњои электромагнитї басе суст аст. Њ.Њертз барои ба вуљуд овардани мављњои электромагнитї дастгоњи одие – контури кушодаи ларзишњо, контури бозро истифода кард. Ин контурро њоло вибратори Њертз мегўянд. Агар оњиста-оњиста рўяњои конденсатори контури бозро аз њам дур ва масоњати онњоро кам кардан ги­рему дар айни њол адади печњои ѓал­такро низ кам кунем, контур боз шуда охири охирон ба як сими рост табдил меёбад (рас.66). Њамин аст контури кушодаи ларзишњо. Гунљоиш ва ин­дуктивият (яъне илќо)-и вибраРас.66. тори Њертз кам аст. Аз ин рў басомади ларзиши он баѓоят зиёд мебошад. Дар кон­тури боз барќањо дар нўгњои ноќил љамъ буда наметавонанд, балки дар тамоми ноќил таќсим мешаванд. Љараён дар њамон як лањзаи ваќт дар њама буришњои ноќил як сў ра­вон мебошад. Аммо ќувваи он дар буришњои гуногуни ноќил якхела нест. Дар нўгњои но­ќил љараён сиф­рї асту дар мобайни он ќимати зиёдтарин дорад. (Хо­тиррасон бод, ки дар занљирњои муќаррарии љараёни таѓйи­рёбанда ќувваи љараён дар њамон як лањза дар њама буришњои ноќил якхела аст). Майдони электромагнитї тамоми фазои атрофи контурро фаро мегирад. Барои дар ин гуна контур ангехтани ларзиш дар замони Њертз миёни симро тавре мебуриданд, ки фосилаи нисбатан танги њавої ё худ фосилаи шарархез (фосилаи шарарзо) пайдо шавад (рас.67); баъд њар ду ќисми ноќилро бо ќимати хеле баланди фарќи потенсиалњо барќаманд (электрнок) мекарданд. Ваќте ки фарќи потенсиалњо аз ќимати муайян зиёд мешуд, дар фосилаи шарархез шарора ба вуљуд меомад (ё чунонки мегўянд, аз фосила шарар 105 Рас.67. Рас.68. мехест). Он гоњ занљир сарбаст мешуд (рас.68) ва дар контури кушода ларзиш ба вуљуд меомад. Ларзишњои контурї хомўшшавандаанд ва ин ду сабаб дорад: аввал ин ки контур муќовимати фаъол дорад; дуюм ин ки вибратор мављи электромагнитї меафканад – дар натиља энергияи он талаф меёбад. Баъди ќатъ гардидани ларзишњо њарду ноќил то дами дар фосилаи шарархез ба вуљуд омадани шарораи нав аз манбаъ барќа (бори электрикї) мегиранд ва ин падида аз сари нав такрор мешавад. Дар замони њозира барои дар контури кушодаи ларзишзо њосил кардани ларзишњои хомўшнашаванда онро ба таври индуктивї бо контури ларзишзои генератори лампагї ё генератори транзисторї ё генераторњои навъи дигар алоќаманд мегардонанд (яъне илќопайваст мекунанд). Таљрибањои Њертз. Њертз мављњои электромагнитиро дар натиљаи дар вибратор бо ёрии манбаи шиддати баланд ангехтани силсилаи импулсњои љараёни зудтаѓйирёбанда ба вуљуд оварда буд. Ларзиши барќањои электрикї дар вибратор боиси пайдоиши мављи электромагнитї мегардад. Аммо дар вибратор на як зарраи барќаманд, балки адади баѓоят зиёди электронњои њамоњангона њаракаткунанда ларзиш мехўранд. Дар мављи электромагнитї векторњои Е ва B нисбат ба якдигар самти амудї доранд ва зимнан вектори Е дар њамвории аз вибратор гузаранда мехобаду вектори В нисбат ба ин њамворї амудї (перпендикуляр) аст. Шиддати афканиши мављњо дар самти нисбат ба мењвари вибратор амудї зиёди зиёд мебошад. Ба ќадди мењвари вибратор њељ гуна мављ афканда намешавад. Њертз мављњои электромагнитиро бо ёрии вибратори ќабул (резонатор), ки ба вибратори фиристанда монанд буд, ќайд мекард. Бо таъсири майдони электрикии таѓйирёбандаи мављ дар вибратори ќабул ларзиши љараён рўй медињад. Дар сурати бо басомади ларзиши мављи электромагнитї баробар омадани басомади ху106 Њайнрих Њертз (1857-1894) – олими барљастаи олмонї, ки мављудияти мављњои электромагнитиро бори нахуст (с.1886) ба таври таљрибавї исбот кардааст. Ў мављњои электромагнитиро тањќиќ карда ошкор сохт, ки хосиятњои асосии ин мављњо ва мављњои рўшної айнан якхела њастанд. Таљрибањои Њертз дуруст будани назарияи майдони электромагнитї ва, аз љумла, назарияи электромагнитии рўшноиро тасдиќ кардаанд. Њертз аввалин касе буд, ки муодилањои Максвелро дар њамон шакле, ки њозир истифода мешаванд, навиштааст. Соли 1886 ў падидаи фотоэлектрикї (фотоэффект)-ро мушоњида кардааст. Мушоњидањои Њертз аввалин мушоњидаи падидаи номбурда буданд. сусии вибратори ќабул резонанс мушоњида мешавад. Ларзишњои резонаторї дар сурати бо вибратори нурафкан мувозї (параллел) будани резонатор бо домана (амплитуда)-и зиёд рўй медињанд. Њертз ин ларзишњоро аз мушоњидаи шарорањое дарёфт, ки дар фосилаи хурди байни ноќилњои вибратори ќабул пайдо мешуданд. Њертз мављњои электромагнитиро на танњо ба вуљуд овард, балки боз ошкор сохт, ки рафтори онњо ба рафтори мављњои ди­гар монандї дорад ва, аз љумла ў ошкор сохт, ки мављњои электро­магнитї аз вараќањои филизї инъикос мешаванд, интерфе­ ренс мешаванд ва ѓ. Дар сурати бо мављи аз вибратор оянда зам шудани мављи аз вараќаи филизї инъикосшуда максимумњо ва минимумњои ларзиш ба вуљуд меоянд. Ре­зонатор (вибратори ќабул)-ро ин ё он сў кўчонда, максимумњои мављи истода ва аз рўйи он дарозии мављро ёфтан мумкин аст. Суръати мављњои электромагнитї. Дар таљрибањои Њертз дарозии мављ чанд дањяки метр буд. Њертз басомади хусусии лар­зиши электромагнитии вибраторро њисоб карда, аз рўйи формулаи υ=λν суръати мављи электромагнитиро ёфт. Ин суръат (с) таќрибан 300.000 км/с баромад. Таљрибањои Њертз пешгўињои Максвелро ба хубї тасдиќ кардаанд. * * * Барои ба вуљуд овардани мављњои электромагнитї дар контури кушодаи ларзишзо ларзишњои электромагнитии баландбасомад ба вуљуд овардан мебояд. 107 чист, ки контури муќаррарии ларзишзо (контури сарбаст) ? 1. Сабаб барои хориљ гардондани мављњои электромагнитї ва ќайд кардани онњо истифода намешавад? 2. Суръати густариш (пањншавї)-и таъсироти мутаќобили электромагнитї чї ќадр аст? 3. Вибраторњои фиристанда ва ќабулкунанда нисбат ба якдигар мавќеъи амудї доранд. Оё дар ин маврид дар вибратори ќабул ларзиш ба вуљуд меояд? §30. Зичии сели тобиши электромагнитї Тобиши электромагнитї њомили ин ё он миќдори энергия ме­ бо­шад. Мушаххасоти энергии тобишњо басе муњиманд, зеро да­ раљаи ба асбобњои сабткунанда таъсир овардани манбаи тобиш­ро U1 I 2 U m U мекунанд. 2 бо яке аз ин гуна мушах­ха­саи I m «таъйин» 0,28AМо ин љо танњо U 2мешавем. I1 XL XL тобиши электромагнитї ошно cos2муоина πvt 2мекунем, cos 2πvtки масоњати 1 Зичии сели тобиш. Сатњеро S2дорад LCва аз тариќи он тобишиλ электромагнитї ин ё он миќ­ дори энергияро мегузаронад.Ин гуна масоњат дар рас.69 тас­вир T густариши мављњои элект­ро­ 1 шудааст. Ин љо хатњои рост самти v . 1 мазкур шуоъ­њо­еанд, ки амудан магнитиро 2 LC ифода мекунанд. Хатњои T ба сатњ мезананд, ба сатње, ки дар v њама нуќтањои он ларзишњо фази1 якхела доранд. Ин гуна сатњњоро сатњњои мављї мегўянд. λv C 10 5 Ф 10 2Зичии 2 сели тобиши электромагнитї I гуфта нисбати энергияи 4 Lv электромагнитии ∆W-и дар муддати 1 ∆t аз сатњи ба рафти шуоъњо . њосили зарби масоњати S амудан бар 0 2 воќеъшудаи S гузарандаро q ва q LC 0 муддати ∆t мефањманд, яъне v0 1 0 2 LC I W . S t (4.1). Ин бузургї аслан тавони тобиши электромагнитї ё худ энерV ваќт Scаз t тариќи воњиди масоњат гияе ки дар воњиди q qm cosмебошад, 0 t мегузарад. Зичии сели тобишро дар Манзумаи байналмилалии wc tS 2 воњидњо (SI) бо ватт бар метри wc ) ифода ме­кунанд. I мураббаъ (Вт/м q qm sin 0t S t Ин бузургиро шиддати мављ (интенсивияти мављ) низ меноманд. Бузургии I-ро ба воситаи зичии2 энергияи электромагнитї S 4Rмекунем. Сатњи S-ро амудан πv 0 ва2 суръати густариши он c ифода ба рафти шуоъњо љой дода, дар онw силиндре w 1месозем бо маб­даи 2 T 108 2 LC 0 e Ф Ф Ф sin t I , S t 4t R 2 E ~ a ~ 2, 2 B ~ a ~ 2. 2 Im v0 v Um U 2 0,28A XL XL cos2 πvt 2 cos 2 πvt 1 2 LC 1 10 5 Ф 10 2 4 Lv 2 2 q 0 q λ T 1 T v 1 . 2 LC C U1 I 2 U 2 I1 λv Рас.69. 1 . 0 Рас.70. LC (ташкилдињанда)-и c·∆t (масоњати S-ро ба сифати асоси силиндр интихоб мекунем) (рас.70). Њаљми W силиндр баробари ∆V=Sc∆t аст. 1 Энергияи майдони электромагнитї I 2 0 S t дар даруни силиндр ба њосили LCзарби зичии энергия ва њаљм баробар ме­бошад: ∆W=ws∆t·S. Њамаи ин энергия дар ∆t аз асоси рости силиндр V муддати Sct q qm cos t 0 мегузарад. Бинобар ин аз (4.1) ин гуна ифода њосил мешавад: q qm sin 0t I wc tS wc, S t (4.2) яъне зичии сели тобиш Sба њосили 4R 2 зарби зичии энергияи электро­ магнитї w ва суръати густариши он баробар будааст. Акнун вобастагии сели тобишро то манбаъ му­ќар­ w wба масофаи 1 дигарро , I як 2 рар мекунем. Барои ин 2 боз мафњуми донистан мебояд. T 2 LC S t 4t R 0 Манбаи нуќтагии тобиш. Манбаъњои афканандаи тобиши электромагнитї баѓоятEгуногун Содатарини ~ a ~ 2буда , B метавонанд. ~ a ~ 2. e Ф онњо манбаи нуќтагї (нуќтаманбаъ) мебошад. Манбаи тобишро дар сурате 2манбаи нуќтагї ё нуќта­ман­баъ Ф Ф m sin t I ~ w ~ E B 2 . мегўянд, ки андозањои он назар ба масофаи муоина шу­дани таъсираш хеле кўтоњ бошанд. Дар баробари ин, фарз карда мешавад, 2 e Ф m sin t E ~ ки ин гуна манбаъ мављњои электромагнитиро ба њама тараф бо якхела меафканад1. 2Манбаи нуќ­тагї њам мисли нуќтаи e m sinшиддати t B ~ моддї (нуќтаи материалї), гази хаёлї (гази идеалї) ва монанди ме­бошад. Ин гуна моделњо I ~ 4, m Фmинњо як навъ муболиѓа (идеализатсия) дар физика бисёр истифода ме­шаванд. ct электромагнитї) меафкананд ва Ситорањо рўшної (мављи R e1 N1 2 Азбаски масофаи маскани мо то он рўшної то ба мо низ меояд. 0 2 πv e2 N2 u1 e1 u2 e2 W I 1. Вибратори Њертз ба сифати ин гуна манбаъ хидмат карда наметавонад, зеро S t энергияи афкандаи он дар њар самт (масалан, нисбат ба мењвари вибратор) њар хел аст. U 1 1 N1 K U N 2 2 2 ω4 I~ 2 R t 109 CB U 1 v . 2 LC T 1 T v 1 ситорањо λv ситорањо њазорњо бор зиёд аст, пас, назар 10 5 Ф 10ба андозањои 2 4 Lv метавон гуфт, ки ситорањо бењтарин модели манбаи нуќтагианд. 1 Вобастагии зичии сели 0 тобиш . ба масофаи то манбаъ. Энер­ 2 q 0 гияе, q LC ки онро мављњои электромагнитї бо худ доранд, ба ќадри C 2 аз манбаъ дур шудани тобиш дар масоњати торафт бештар таќсим W Бинобар ин энергияе, ки онро 1 мешавад (шуоъњо тит мешаванд). I 02 S воњидї t шуоъњо аз тариќи масоњати дар воњиди ваќт интиќол LC медињанд (яъне зичии сели тобиш), ба ќадри аз манбаъ дур шудан V Sct q qm cosмекоњад. 0 t Вобастагии зичии сели тобишро ба масофаи то манбаъ wc аст, tS ки манбаъ дар маркази кўра омўхтан дар сурате осонтар I wc q qm sin 0t t шавад. Масоњати сатњи кўра (сфера)-и радиусаш R љойSдода S=4πR2 аст. Бигзор, манбаъ ба2 њама тарафњо дар муддати ∆t ба S 4 R 0 2 πv ќадри ∆w энергия афканад. Он гоњ чунин навиштан мумкин аст: 2 T 2 LC 0 I w w 1 , S t 4t R 2 , (4.3) яъне зичии сели тобиши афкандаи манбаи нуќтагї чаппа мутано­ 2 1 . E ~ aто ~ манбаъ , B ~кам a ~ мешавад 2. e Ф сибан ба квадрати масофаи Вобастагии зичии сели тобиш ба басомад. Мављњои электро­ 2 дар натиљаи њаракати Ф Фмагнитї I ~ w ~ Eшитобдор B 2 . кардани заррањои бар­ m sin t ќаманд (заррањои электрнок) афканда мешаванд (ниг. §29). Шид­ e Ф m sin t майдони электрикї дати E ~ ва 2 индуксия (яъне илќо)-и магнитии мав­љи электромагнитї ба шитоби зарраи нурафкан а мута­но­ e m sin си­ tбанд. Шитоб дар ларзишњои мавзун (ларзишњои њармоникї) B ~ 2 ба квадрати басомад мутаносиб мебошад. Бинобар ин шид­дати ~ 4, m Фm майдони электрикї ва Iиндуксияи магнитї ба квадрати басомад мутаносибанд: ct R 2, B~a~ω2. e1 N1 E~a~ω (4.4) . 2 Зичии энергияи майдони электрикї ба квадрати шиддати e2 N 2 W май­дон мутаносиб асту I(ниг. «Физика, 10», §51) энергияи май­дони магнитї – ба квадрати индуксияи S t магнитї. Зичии сели энергияи u1 e1 майдони электромагнитї ба љамъи зичињои энер­гия­њои майдонњои ω 4 мебошад. Бинобар ин зичии сели u2 e2 электрикиву магнитї баробар I ~ нурњо I-ро бар асоси (4.2) ин2 тавр ифода кардан мумкин аст: R U1 1 N 1 I~w~(E +B ). (4.5) K CB2 2 U N t 2 2 2 U низ дар ин ё он самт ба ќадри афзудани 1. Зичии сели тобиши вибратори Њертз 2 масофа айнан њамин тавр кам мешавад. CB t u1 e1 110 U1 U 1 I1 U 2 I 2 U1 I2 AD U 2 t Азбаски мувофиќи (4.4) E~ω2 ва B~ω2 мебошанд, пас, (4.6) I~ω2, яъне зичии сели тобиш ба дараљаи чањоруми басомад мута­носиб аст. Ба иборати дигар, дар сурати ду бор зиёд шудани басомади ларзиши заррањои барќаманд энергияи афканда­шаванда 16 бор меафзояд! Њамин аст, ки дар мављрабо (антен)-и радио ларзишњои баландбасомад – аз дањњо њазор то дањњо миллион Њз (њертз) ангехта мешавад. Љараёнњои таѓйирёбандаи саноатї (50 Њз) амалан нур намеафкананд. * * * Мављњои электромагнитї њомили энергия мебошанд (энер­ гияро наќл мекунанд). Зичии сели тобиш ё худ шиддати тобиш ба њосили зарби зичии энергия ва суръати густариши он баробар аст. Шиддати мављњо ба дараљаи чањоруми басомад мутаносиб мебо­ шад ва њамзамон ба ин мутаносибан ба дараљаи дуюми масофаи то манбаъ кам мешавад. 1. Зичии сели нури электромагнитї чї гуна бузургист? Чї гуна манбаи нурњоро манбаи нуќтагї (ё худ нуќтаманбаъ) ? 2. мегўянд? 3. Сабаб чист, ки љараёни таѓйирёбандаи шабакаи равшаної амалан нур намеафканад (тобиши электромагнитї надорад)? §31. Ихтирои радио (А.С.Попов, 7 майи 1895) Таљрибањои Њертз, ки шарњи онњо с.1888 нашр шуд, таваљљуњи физикдонони тамоми љањонро ба худ љалб кард. Бисёр олимон ба љустуљўи роњњои такмили дастгоњњои фиристанда ва ќабул­ку­нан­ даи мављњои электромагнитї пардохтанд. Дар Русия омўзиши мављњои электромагнитиро яке аз аввалин шуда омўзгори мактаби афсарони Кронштадт А.С. Попов оѓоз кард. Ў тањќиќотро аз такрори таљрибањои Њертз сар кард ва баъдтар усули боэъти­модтару њассостари сабти мављњои электромагнитиро ба майдони ис­ти­фода овард. Попов ба сифати љузви бевосита «њискунандаи» мављњои электро­маг­нитї коњерер ном найчаи шиша­гинеро истифода кард, 111 Попов Александр Степанович (1859 – 1906) физикдони машњури рус, ихтироъкори радио. Попов, ки ба имконияти ба воситаи мављњои электромагнитї, яъне ба имкони бе сим алоќа кардан бовар дошт, коњерер ном љузви њассосеро истифода карда, тавонист, ки аввалин радиоро бисозад. Њангоми бо ёрии асбоби ихтироъкардаи Попов муќаррар кардани радиоалоќа ошкор гардид, ки радио­ мављњо аз киштињо инъикос мешаванд. ки он ду элек­т­род дошт ва дар дарунаш оњан­реза (суниш) рехта шуда буд. Кори ин асбоб бар таъсири тахлия (пардахт, разряд)-и электрикї ба хокаи филизї (хокаи металлї) асос ёфтааст. Дар шароити му­ќаррарї коњерер муќовимати зиёд дорад, зеро расиши байни заррањои хока хуб нест. Мављи электромагнитї дар коњерер љараёни таѓйирёбандаи баландбасомад ба вуљуд меоварад. Дар байни оњанрезањо шарорачањои хурд-хурде пайдо мешаванд – дар натиља онњо бо якдигар мечаспанд, ки ин муќовимати коњерерро якбора (дар таљрибањои Попов аз 100 000 Ом то 1000-500 Ом, яъне 100-200 бор) кам мекунад. Барои ба њолати аввала (яъне ба њолати зиёдмуќовимат) бозовардани асбоб онро такон додан кофї буд. Ба маќсади худкор шудани асбоби ќабули мављњо, ки алоќаи бесимро имконпазир мегардонад, Попов баъди ќабули сигнал барои такон додани коњерер зангўлаи электрикиро ба кор бурд. Занљири зангўла дар лањзаи ворид гаштани мављи электромагнитї ба воситаи релеи њассосе сарбаст мешуд. Кори зангўла дар лањзаи хотима ёфтани амали ќабули мављ ќатъ мегардид, зеро болѓачаи зангўла на танњо кулоњаки он, балки худи коњерерро низ мекўбид. Он гоњ коњерер барои ќабули мављи нав тайёр мешуд. Тарњи содашудаи дастгоњи ќабул дар рас. 71 тасвир ёфтааст. Попов барои афзудани њассо­ сияти дастгоњи худ яке аз нўгњои ко­њерерро замин карду нўги дигари онро ба порчаи сими баландпояе Рас.71. 112 пайваст. Ин аввалин мављрабо (антен)-и ќабул барои алоќаи бесим буд. Замин кардани асбоб сатњи љараёнгузаронандаи Заминро ба ќисми контури кушодаи ларзиш табдил медињад, ки ин дурии ќабули мављњоро меафзуд. Радиоњои њозира ба дастгоњи Попов монандие надоранд, аммо сохти кори онњо аслан як аст. Радиои имрўза низ мављ­рабое дорад, ки дар он мављи воридшаванда ларзишњои электрикии бисёр суст ба вуљуд меоварад. Ин љо низ мисли дастгоњи Попов энергияи ларзишњо барои бевосита ќабул кардани онњо корбаст намешавад. Сигналњои суст танњо барои танзими кори манбаъњои энергияи љузъиёти дигари занљири электрикии радио истифода мешаванд. Дар аксари радио­даст­гоњњои замони мо ин гуна тарзи идора кардани кори асбобњо ба воситаи асбобњои нимноќилї сурат мегирад. 7 майи с.1895 дар маљлиси Љамъияти физикдонону кимиёдо­ нони Рус Попов кори асбоби ихтироъкардаи худро, ки воќеан аввалин радио буд, намоиш дод. Рўзи 7 май рўзи ихтирои ра­диост ва њар сол љашн гирифта мешавад. Попов дастгоњњои ќабулкунандаву фиристандаро суботко­ро­на такмил медод. Ў дар пеши худ вазифа гузошт, ки асбоби ихтироъкардаашро барои ба масофањои дур наќл кардани сигналњои электромагнитї созгор гардонад. Радиоалоќа аввал барои масофаи 250 м метр воќеї гар­донда шуд. Попов дере нагузашта дурии алоќаро то ба 600 м ра­сонд. Баъд, с.1899 дар манёврњои Флоти бањри Сиёњ ў дар масофаи 20 км радиоалоќа муќаррар кард. Соли 1901 бошад, дурии алоќаи радиої ба 150 км расид. Дар ин дастовард роли муњимро сохти нави дастгоњи фиристандаи мављ бозид. Фосилаи шарархез дар контури ларзише интихоб шуд, ки он ба антени мављфиристанда робитаи индуктивї (яъне илќо-робита) дошт ва бо он дар резонанс буд. Тарзњои сабти сигнал низ моњиятан таѓйир дода шуда буданд. Мувозан (параллелан) бо зангўла дастгоњи телеграфие пайваста буданд, ки сигналњоро ба таври автоматї сабт мекард. Соли 1899 имкони бо ёрии телефон ќабул кардани сигналњо ошкор гашт. Аввали с.1900 радиоалоќа дар халиљи Фин барои наљот додани ѓарќшавандагон бомуваффаќият истифода шуд. Њамон ваќт бо иштироки А.С.Попов татбиќи радиоалоќа дар ќушунњои Русия, аз љумла дар амалиёти неруњои бањрї оѓоз ёфт. Дар хориља ба кори такмили ин гуна асбобњо ширкати таъ­ сисдодаи инженери итолиёї Г.Марконї машѓул гашт. Таљ­рибањои 113 сершумор имкон дод, ки аз фарози уќёнуси Атлас (Атлантик) алоќаи радиотелеграфї муќаррар карда шавад. §32. Ќоидањои бунлодї (принсипњо)-и радиоалоќа Инњоанд ќоидањои бунлодии радиоалоќа: љараёни таѓйирёбандаи баландбасомаде, ки дар антени фиристанда ба вуљуд меояд, дар фазои атроф майдони электромагнитии зудтаѓйирёбандае њосил мекунад, ки он дар шакли мављњои электромагнитї пањн мегардад. Ин мављњо ба мављрабо (антени ќабул) расида, дар он љараёни таѓйирёбанда њосил мекунанд бо басомади баробар ба басомади кории дастгоњи фиристанда. Дар тараќќиёти радиоалоќа муњимтарин марњала бунёди генератори ларзишњои электромагнитии хомўшнашаванда буд (с. 1913). Дар баробари наќли сигналњои телеграфии иборат аз импулсњои кўтоњ ва импулсњои нисбат ба онњо тўлонитар боз алоќаи радио­ телефонии боэътимод ва хушсифат низ имкон­пазир гардид. Ин имкон фароњам овард, ки тавассути мављњои электромагнитї сухан ва мусиќї низ наќл карда шавад. Алоќаи радиотелефонї. Дар алоќаи радиотелефонї лар­зиш­њои њаво (дар мављи садо ё худ мављњои савтї) бо ёрии микрофон ба ларзишњои электрикии њамонгунашакл табдил дода ме­шаванд. Чунин ба назар мерасид, ки агар ин ларзишњоро таќ­вият дода, ба антени фиристанда равона созем, дар он сурат ба воситаи мављњои электромагнитї нутќ ва мусиќиро аз љойе ба љойе наќл кардан имконпазир мегардад. Вале ин тарзи интиќол (наќл)-и мављњои радио ќобили амалї шудан нест, зеро басомади ларзишњои садо (ларзишњои савтї) нисбатан паст аст ва мављњои электромагнитии пастбасомад (яъне басомадњои мутобиќи мављњои садо) ќариб тамоман хориљ гашта наме­тавонанд. Тањмил (модулатсия). Барои амалї гардондани алоќаи ра­ диотелефонї ларзишњои баландбасомадро истифода кардан мебояд. Ин гуна мављњоро антени фиристанда бо шиддати зиёд афканда метавонад. Ларзишњои мавзун (њармоникї)-и баланд­басомади хомўшнашаванда ба воситаи генератор (чунончи, ба воситаи генератори транзисторї) њосил карда мешаванд. Барои наќл кардани садо ин ларзишњоро ба воситаи ларзишњои электрикии пастбасомад (садобасомад) таѓйир медињанд ё, чунонки мегўянд, тањмил 114 Рас.72. (модулатсия) мекунанд. Масалан, доманаи ларзишњои баландбасомадро бо ёрии мављњои садо таѓйир додан мумкин аст. Ин усули таѓйир додани домана (амплитуд)-и ларзишњоро доманатањмил (доманамодулатсия) мегўянд. Дар рас. 72 се нигора (график) тасвир ёфтааст: а – ни­гораи ларзишњои баландбасомад, ки басомади њомил ном гирифтааст; б – нигораи ларзишњои садобасомад, яъне лар­зишњои тањмилкунанда ва в – нигораи ларзишњое, ки дома­ наашон тањмил шудааст (яъне ларзишњои ќаддан тањмилшуда). Бе тањмили ларзишњо њатто дар мусоидтарин маврид танњо њамин ќадр гуфтан мумкин аст, ки дастгоњи радио кор мекунад ё не. Бе тањмил на намоиши телевизионї буда метавонаду на наќли телефонї ва на ирсоли телеграфї. Тањмили ларзишњо бисёр оњиста љараён мегирад. Ин њамон гуна таѓйиротест дар дастгоњи офарандаи ларзишњои баланд­ басомад, ки дар муддати рўй додани он таѓйирот олати офа­рандаи ларзишњо то лањзаи ба дараљаи намоён таѓйир ёфтани доманаи ларзишњо ба миќдори хеле зиёд ларзиш хўрда ме­тавонад. Детектирониш. Дар дастгоњи ќабули мављњои радио лар­ зишњои пастбасомад аз ларзишњои баланбасомади тањмилшуда 115 Генератори баландбасомад Контури ќабул ва детектор Олати тањмил Антени фиристанда Антени ќабул Баландгўяк Рас.73. људо карда мешаванд. Ин гуна амали табдил додани сигналро детектирониш мегўянд. Сигнали дар натиљаи детектирониш њосилшуда мансуб ба њамон сигнали савтї аст, ки ба микрофони дастгоњи фиристандаи мављ таъсир овардааст. Ларзишњои пастбасомадро баъди таќвият додан ба ларзишњои савтї (яъне ба овоз) табдил додан мумкин аст. * * * Ќоидањои бунлодии радиоалоќа дар рас.73 (дар шакли блок-блок) тасвир ёфтааст. (модулатсия) кардани ларзишњо чї зарурат дорад? ? 1.2. Тањмил Детектирониши ларзишњо чї маънї дорад? §33. Мављњо чї тавр тањмил карда ва детектиронида мешаванд Шумо акнун медонед, ки тањмили мављњо (модулатсия) ва де­тек­тирониши онњо чистанд ва чї зарурат доранд. Њоло биёед би­нем, ки ин фарояндњоро чї тавр амалї гардондан мумкин аст. Доманатањмил (модулатсияи амплитудї)-и ларзишњои ба­ ландбасомад дар генератори ларзишњои хомўшнашаванда дар натиљаи таъсири махсус воќеї гардонида мешавад. Аз љумла, волтажи офаридаи манбаъро дар контури ларзиш таѓйир дода (ниг. § 22), домана ё худ амплитуди лар­зишњоро тањмил кардан им­кон­пазир аст. Њар ќадаре ки волтаж дар контури генератор 116 зиёд бо­шад, дар муддати як давр аз ман­баъ ба контур њамон ќадар энергияи бештар ворид мегардад. Дар сурати паст шудани волтаж энергияи ба контур ворид­шаванда низ кам мешавад – ин боиси паст шудани доманаи ларзишњои контурї мегардад. Агар волтажи нўгњои контурро бо басомаде таѓйир дињем, ки он назар ба басомади ларзишњои зодаи генератор хеле кам бошад, он гоњ таѓйироти доманаи ин ларзишњо ба таѓйироти волтаж таќрибан мутаносиб меояд. Дар содатарин олати тањмили доманаї барои амалї гар­дон­дани доманатањмил паёпай бо манбаи волтажи доимї манбаи иловагии волтажи таѓйирёбандаи пастбасомаде ме­пайванданд. Ба сифати ин гуна манбаъ, масалан печаки дуюми тарнсформаторро истифода кардан мумкин аст, ба шарте ки аз печаки якуми он љараёни савтибасомад љорї боРас.74. шад (рас.74). Дар натиља доманаи ларзишњо дар контури ларзишњои гене­раторї њамоњангона бо таѓйироти волтажи транзистор таѓйир меёбад. Ин он гуна маънї дорад, ки ларзишњои баланд­ба­сомадро бо сигнали пастбасомад доманатањмил кардан мумкин аст. Густариши замонї (густариши ваќтона)-и ларзишњои тањмил­ шударо дар ойинаи осиллограф бевосита мушоњида кардан мумкин аст, ба шарте ки ба он аз ху­ди контури лар­зиш волтаж до­да бошем. Дар ба­ро­ба­ри доманатањ­мил дар баъзе мавридњо тањмили басомадї, яъне таѓйири басомади ларзиш њамоњангона бо таѓйи­ роти сигнали идо­ракунанда низ истифода мешавад. Бартарии ин навъи тањмили ларзишњо ин аст, ки вай аз халалоти гуногун озод мебошад. Детектирониш. Сигнали тањмилшудаи баландбасомаде, ки ба дастгоњи ќабули радио ворид мегардад, њатто баъди ќувват гирифтан наметавонад, ки парда (мембран)-и телефон ё ба­ландгўякро бо басомади савтї ларзиш дињад. Ин сигнал танњо ларзишњои баландбасомаде ба вуљуд меорад, ки онњоро гўши мо њис намекунад. Бинобар ин дар дастгоњи ќабул аввал аз ларзишњои тањмилшуда сигнали савтїбасомадро људо кардан зарур аст. 117 Рас.75. Рас.76. Сигнал ба воситаи дастгоњи дорои детектор ном љузве детектиронида мешавад, ки он ноќилияти яктарафа дорад. Ба сифати ин гуна љузв (элемент) лампаи электронї (диоди вакуумї) ё диоди нимноќилиро истифода кардан мумкин аст. Биёед кори диоди нимноќилиро бинем. Бигзор ин асбоб дар занљир ба манбаи ларзишњои тањмилшуда (модулатсияшуда) ва бори занљир1 паёпай пайваст бошад (рас.75). Љараён дар ин занљир асосан як сў (дар расм бо тирча ишорат шудааст) љорї мешавад, зеро муќовимати диод ба самти «роста» назар ба самти «чаппа» хеле кам аст. Мо метавонем, ки љараёни чаппаро умуман ба назар нагирем ва гўем, ки диод ноќилияти яктарафа дорад. Мушаххаса (характеристика)-и волт-амперии таќрибии диодро дар шакли хатти шикастае тасвир кардан мумкин аст, ки аз ду порчаи рост иборат мебошад (рас. 76). Дар занљир (рас.75) љараёне љорї мешавад, ки он зарабон (набзон, тапиш) дорад. Заданњои «набз»-и ин љараён дар рас.77 тасвир ёфтааст. Љараёни зара­бон­дор бо ёрии софї (филтр) њамвор карда мешавад. Содатарин софї конденсаторест (рас.78), ки бо Рас.77. 1. «Бори детектор» ин љо бамаънои резисторе омадааст, ки ларзишњои савтї ба он ворид мегарданд. 118 бо­ри занљир, яъне бо муќовимат ба таври мувозї (параллелан) пайваста шудааст. Софї ин тавр кор ме­кунад. Дар лањзањои љараёнгуза­ ронии диод як ќисми љараён аз резистор (муќовимат) мегузараду ќисми дигараш сўйи кон­денсатор љорї шуда, онро барќаманд (заряднок) мекунад (рас.78, тирчањои Рас.78. яклухт). Таќсим шудани љараён бузургии импулсњои аз резистор гузарандаро кам мекунад. Вале дар фосилаи байни импулсњо, яъне гоњи пўшида (баста) будани диод конденсатор ба воситаи резистор ќисман холї (пардахт) мешавад. Пас, дар ин фосилањо њам љараён дар резистор ба њамон самти пешина љорї мебошад (рас.78 тирчаи канда-канда). Њар як импулси нави љараён конденсаторро ќадре барќаманд мекунад. Дар натиља аз резистор љараёни савтїбасомаде љорї мешавад, ки шакли ларзишњои он ба шакли сигнали пастбасомади дастгоњи фиристандаи мављњо хеле монанд аст (рас.79). Софињо (филтрњо)-и мураккабтар ларзишњои баландбасомади начандон ќавиро низ њамвор карда метавонанд – дар натиља ларзишњои дар рас.79 тасвирёфта њамвортар меоянд. Содатарин радио. Содатарин радио аз контури ларзишзое иборат аст, ки бо антен алоќаманд мебошад ва бо контури иборат аз детектору (дар мисоли мо диоди нимноќилї) телефон пайваст шудааст (рас.80). Радиомављ дар контури ларзишзо ларзишњои тањмилшуда меангезад. Ѓалтаки телефон вазифаи бори занљирро адо мекунад. Аз тариќи ин ѓалтак ља­раёни савтибасомад љорї мешавад. Набзон (пулсатсия)-и нисбатан сусти ба­ландбасомади љараён ба лар­зиши Рас.79. 119 ларзпарда (мембран) таъ­сири ночиз меоварад ва гўши мо онро њис карда наметавонад. * * * Њам домана (амплитуд)-и лар­ зишњо ва њам басомади онњоро тањ­ мил кардан мумкин аст. Аз инњо во­ ќеї гардонидани тањмили доманаї Рас.80. осон­тар аст. Њангоми детектиро­ ниш љараёни таѓйир­ёбанда рост мешавад, зарабони баландбасомади он ба воситаи софї (филтр) њамвор мешавад. 1. Доманаи автоларзишњо дар генератори транзисторї ба чї бас­ дорад? ? 2. тагї Радиои детектории содатарин чї гуна сохт дорад? §34. Хосиятњои мављи электромагнитї Мављњои электромагнитї низ мисли њама мављњои дигар фурў бурда мешаванд, инъикос меёбанд, мешикананд. Ва ин рўйдодњоро мушоњида кардан душвор нест. Таљњизоти радиотехникии замони њозира имкон медињад, ки хосиятњои гуногуни мављњои электромагнитї дар таљри­ба­њои гуногун ба таври аёнї намоиш дода шавад. Барои ин, зимнан, мављњои сантиметриро истифода кардан хубтар аст. Ин гуна мављњоро генератори махсуси басомадњои абарбаланд (БАБ) њосил мекунад. Ларзишњои генераториро бо басомадњои савтї тањмил мекунанд, то ки сигнали ќабулшударо баъди детектирондан ба баландгўяк додан мумкин шавад. Мављњои электромагнитиро дар таљрибае, ки њоло мо онро муойина карданием, антени карнайшакл ба самти мењвари худ меафканад. Антени ќабул низ карнайшакл аст ва мављњои ба самти мењвари худ пањншавандаро гирифта метавонад. Шакли умумии дастгоњи таљриба дар рас.81 омадааст. Фурўбурди мављњои электромагнитї. Барои ошкор сохтани мавридњои фурўрафт ва пароканиши мављњо карнайњои ном­ 120 Рас.81. бурдаро рўбарўйи якдигар тавре љой медињанд, ки садои ба­ ландгўяк баланди баланд бошад. Баъд дар байни карнайњо љисмњои диэлектрикии гуногун љой дода, ќобилияти садо­ни­гоњдорандагї (садопасткунандагї)-и онњоро месанљанд. Инъикоси мављњои электромагнитї. Вале агар ба љойи моддаи диэлектрикї ягон вараќаи филизї (металлї) гузорем, мављњо аз он инъикос мегарданд ва ба карнай ќабул намера­санд: садо шунида намешавад. Инъикос тањти кунљи баробар ба кунљи афтиш рўй медињад (он сон, ки дар мавриди омўзиши хосиятњои мављњои механикї ва рўшної мушоњида мешавад). Барои ба ин бовар њосил кардан карнайњоро нисбат ба вараќаи пањни филизї тањти кунљњои якхела љой медињанд (рас.82). Агар вараќаро ягон сў гардонанд ё онро баргиранд, садо нест ме­шавад. Шикасти мављњои электромагнитї. Мављњои электромаг­нитї дар сарњадди диэлектрик самти худро таѓйир медињанд (мешикананд). Инро бо ёрии призма (маншур)-и парафинии секунља ошкор сохтан осон аст. Дар ин маврид карнайњоро нисбат ба якдигар (мисли мавриди намоиши падидаи инъикоси мављњо тањти кунље љой медињанд ва вараќаи филизиро бо призма иваз мекунанд (рас.83). Агар призма ќадре ин ё он сў гардонда шавад ё аз љояш гирифта шавад, садо нест мешавад. Арзияти мављњои электромагнитї. Мављњои электромаг­нитї мављњои арзї (дурусташ: ъарзї) њастанд. Ин он гуна маънї дорад, ки векторњои Е ба В-и майдони электромагнитии мављ њарду нис- Рас.82. Рас.83. 121 Рас.84. бат ба самти густариши он мављ ба таврї амудї (перпердикуларан) равиш доранд. Вектори шиддати майдони электрикии мављи аз карнай хориљшаванда дар ин ё он њамворї ларзиш мехўраду вектори индуксияи магнитї (яъне илќои магнитї) – дар њамвории нисбат ба он амудї. Мављњоеро, ки векторњои ташхисдињандаи он дар самти муайян ларзиш мехўранд, мављњои ќутбида (ќутбишуда, поляризасияшуда) ме­номанд. Дар рас.65 мањз њамин гуна мављ тасвир ёфта буд. Карнайи мављгири детектордор танњо мављи ба самти муайян ќутбишударо мепазирад (ќабул мекунад). Инро ошкор сохтан мушкил нест. Барои ба ин бовар пайдо кардан яке аз кар­най­њоро ба ќадри 90° ин ё он сў гардондан кофист – дар ин сурат садо нест мешавад. Бо маќсади мушоњидаи падидаи ќутбї шудани мављњои электромагнитї дар байни генератор ва карнайи ќабул панљарае иборат аз милањои филизии нисбат ба якдигар мувозї (параллелї) мегузоранд (рас.84). Панљараро тавре љой медињанд, ки милањои он мавќеи амудї ё уфуќї дошта бошанд. Дар яке аз ин њолатњо, ваќте ки вектори электрикї ба милањо мувозї бошад, дар њар як мила љараён ангехта мешавад – дар натиља панљара мављњоро мисли вараќаи яклухти филизї инъикос мекунад. Вале дар сурате, ки вектори Е нисбат ба милањо амудан ра­ вона бошад, дар милањо љараён ангехта намешавад – дар натиља мављи электромагнитї аз панљара мегузарад. * * * Мо њанўз на бо њама хосияти мављњои электромагнитї шинос шудаем. Тањќиќи мукаммалтари ин мављњоро то давраи омўзиши фасли оптика мавќуф мегузорем. Хосиятњои асосии мављњои электромагнитиро ном баред. ? 1.2. Мављи ќутбида (ќутбишуда, поляризасияшуда) чї гуна мављ аст? 122 §35. Густариши радиомављњо Дар сурати барои радиоалоќа истифода кардани мављњои электро­магнитї њам манбаъ ва њам дастгоњи ќабули мављњоро аксаран дар наздикињои сатњи Замин љой медињанд. Шакл ва хо­ сиятњои физикии Замин ва инчунин њолати атмосфера љараёни пањн шудани радиомављњоро сахт халалдор карда метавонад. Хусусан ќабатњои ион-ион шудаи гази соњањои болоии атмосфера, ки аз сатњи Замин дар баландии 100-300 км воќе­анд, ба густариши радиомављњо асари зиёд дошта метавонанд. Ин ќабатњоро ионосфера мегўянд. Сабабгори ион-ион (иони­затсия) шудани њавои ќабатњои болоии тамосфера тобиши электро­магнитии Офтоб ва сели заррањои барќаманди хуршедї мебошад. Ионосфера, ки ноќили љараёни электрикист, радиомављњои дарозиашон λ>10 м-ро чун вараќаи филизї (металлї) инъикос ме­кунад. Вале ин хосияти ионосфера – инъикос кардан ва фурў бурдани радиомављњо вобаста ба соати шабонарўз ва фасли сол таѓйир мепазирад. (Њамин аст, ки радиоалоќа хусусан барои мављњои миёнадарозии λ=100–100 м шабона ва њангоми зи­мистон боэътимодтар мебошад). Радиоалоќаи байни мањалњои дури аз якдигар нонамоёни рўйи Замин ба он сабаб имконпазир аст, ки мављњо аз ионо­сфера инъикос мешаванд ва мањз дар натиљаи дар ионосфера шикастанњо сатњи барљастаи Заминро давр зада метавонанд. Ва њар ќадаре ки дарозии ин радиомављњо зиёдтар бошад, инъикоси онњо њамон ќадр рўшантар зоњир мегардад. Бинобар ин радиоалоќаи байни мањалњои дур аз њисоби падидаи кураи Заминро давр задани мављњо танњо дар сурате ќобили имкон аст, ки онњо назар ба 100 м хеле дароз бошанд (мављњои миёна ва дароз). Мављњои кўтоњ, яъне мављњои фосилаи λ=10–100 м ба ма­ софањои дур танњо дар натиљаи Ионосфера аз ионосфера ва сатњи Замин чандин бор инъикос гардиданњо пањн мешаванд (рас.85). Радиоалоќаи мањалњои масофаи байнашон дилхоњи рўйи За­минро мањз ба воситаи мављњои кўтоњ амалї гардонидан им­конпазир аст. Рас.85. 123 Радиомављњои дароз барои ин чандон муносиб нестанд, зеро ионосфера ва ќабатњои рўйинаи сатњи Замин онњоро осон фурў мебаранд. Бо вуљуди ин дар сурати пуртавон будани радио­даст­ гоњи фиристанда радиоалоќаи пойдор дар масофањои начандон зиёд мањз ба воситаи мављњои дароз ба даст меояд. Радиомављњои ултракўтоњ (λ<10 м) аз тариќи ионосфера гу­ зашта метавонанд. Онњо кураи Заминро «давр зада» наме­та­вонанд. Њамин аст, ки ин мављњо дар алоќаи байни мањалњои барои якдигар намоён ва инчунин дар радиоалоќа бо киштињои кайњонї истифода мешаванд. * * * Густариши радиомављњо ба дарозии онњо бастагии сахт до­ рад. Мављњои кўтоњ (λ ≈ 10–100 м) аз ионосфера ва сатњи За­мин чандин бор инъикос мешаванд. Мављњои дароз (λ>100 м) рўрўйи сатњи Замин «мелаѓзанд». Радиомављњои ултракўтоњ (λ<10 м) аз тариќи ионосфера гузашта (ё чунон ки мегўянд, ионосфераро убур карда) метавонанд. §36. Радиопармосиш Падидаи аз монеањои гуногун инъикос гардидани радиомављњо дар техникаи муосир майдони фарохи татбиќ дорад. Асбобњои басе њассос сигнали инъикосгардидаро ќабул карда, онро ќувват медињанд ва аз тањлили он дар бораи љойи воќеъ гаштани монеа маълумот «ба даст» меоваранд. Бо ёрии радиомављњо ошкор сохтан ва ба хубї муайян кар­дани љойи воќеъ гаштани ин ё он монеа (ё ашё)-ро радио­пар­мосиш (радиолокатсия) мегўянд. Дастгоњи радиопармосиш – радиолокатор ё худ радар аз ќисмњои фиристанда ва ќабул­кунанда иборат аст. Дар радиопармосиш ларзишњои элект­рикии абарбаландбасомад (108–1011 Њз) истифода мешаванд. Генератори тавонои ларзишњои абарбаландбасомад бо антене пайваст аст, ки он мављи яксамт меафканад. Дар радарњое, ки мављњои дарозиашон 10 см ва мављњои кўтоњтар аз инро ис­тифода мекунанд, ин гуна мављро антенњои њамшакли ойина­њои параболї ба вуљуд меоваранд. Антенњои афканандаи мављњои метридарозї ба шакли маљмўи иборат аз чандин вибратор сохта мешаванд. Дар ин сурат яксамт хориљ 124 4 2 Lv 2 2 q 0 q 0 1 LC . W 1 I 0 S t Антен LC тавре сохта шудааст, ки мављњои афкандаи њар як вибратор бо мављњои афкандаи вибраторњои дигар зам мешаванд ва онњо V Sct q якдигарро qm cos 0t танњо дар як самт ќувват медињанд. Дар самтњои дигар 2гаштани мављњо дар натиљаи зам шудани онњо ба даст меояд. мављњо якдигарро пурра ё ќисман хомўш мекунанд. wc tS Мављи худи I wcњамон антени фирис­ q qm sin 0t инъикосшуда ба воситаи S t аст, ќабул карда ме­шавад. танда ё антени дигаре, ки он њам яксамт Ба дараљаи хуб яксамт буданиS тобиши 4R 2 антени радар (радиолока 0 тор) 2 πvимкон медињад, ки шуоъи радар шакли дастаи борик дош­та бошад. Ва самти њамин даста дар лањзаи w ќабули w 1 сигнали инъикос , I 2 самти љисми шуоъинъикоскардаро шуда T 2 LC S t 4нишон t R 2 медињад. 0 Барои муайян кардани мавќеи љисм (монеа)-и шуоъ­инъикос­ кунанда, яъне барои ёфтани масофаи то монеа ре­жими импулсии E ~ a ~ 2 , B ~ a ~ 2. e фиристодани Ф сигналњоро истифода мекунанд. Дар ин сурат дастгоњи фиристандаи сигнал мављро дар шакли2 импулсњои кўтоњмуддате 2 Ф Ф sin t I ~ w ~ E B . m мефиристад, ки тўли њар яки онњо њамагї чанд мил­лион­яки сония ва фосилаи байнашон таќрибан 1000 бор зиёдтар аст. Мављњои e Ф m sin t E ~импулсњо 2 инъикосшуда дар фосилаи байни ќабул карда мешаванд. Барои ёфтани масофаи то монеа R муддати умумии то он e m sin t B ~радиомављњо 2 монеа расидан ва бозгаштани t-ро чен мекунанд. 4 Азбаски суръати радиомављњо дар атмосфера амалан доимист I ~ , m Фm 8 (с = 3·10 м/с), пас, ct R e1 N1 0 c. 2 e2 N 2Ба сабаби он ки радиомављњо дар атмосфера паро­канда мешаW I ванд, бинобар ин то ба љойи ќабули мављ­њо ќисми хеле ками энерS t бозмегардад. Њамин аст, u1 гияи e1 хориљкардаи дастгоњи фиристанда 3 ки мављгираки радар сигнали ќа­булшударо бояд миллионњо мил- ω4 u2 лион e2 (1012) бор зўртар кунад. IРавшан ~ 2 аст, ки ин гуна мављгираки њассос дар фосилаи фиристоданиRимпулс бояд «кушта» бошад. U1 Барои N рафту омади сигнал лўлаи 1 1муайян K кардани лањзањоиCB электронишуоъро истифода мекунанд. Дар лањзаи фиристодани U N t 2 2 2 t сигнал нуќтаи равшане, ки дар экраниUлўлаи электронишуоъ (маса2 лан, дар ойинаи оссиллограф) муназзамона њаракат мекунад, майл CB Дар экран дар наздики t ишорати сифри шкала (миќёс)-и u1 мехўрад. e1 U 1(ё чи хеле ки мегўянд, як ќад асбоб нуќтаи равшан як хез мезанад (рас.86). Баъд ин нуќта ќадќадди шкала муназзамона U1 Iмепарад) 1 U2 I2 ADлањзаи U 2 ќа­ t були сиг­нали инъи­кос­ њаракат кар­дан мегирад ва дар U1 шуда I 2 (ки нис­ба­тан суст ме­бо­шад) бори ди­гар хез мезанад. Ма­со­ CB U 1t AB sin U 2 I1 125 Q I 2 Rt U1 N1 AD U 2 t AB sin фаи бай­ни «хез»-њо (дар эк­ран) ба муд­да­ти раф­туомади сигнал t ва аз ин рў, ба дурии монеа R му­та­но­сиб аст. Ин имкон медињад, ки шкалаи асбоб бо кило­метр­њо да­ра­љабандї карда шавад. Дастгоњи радар киштињову њавопай­мо­ њоро аз дурии садњо километр ошкор месозад. Шароити обу њаво ва соатњои шабонарўз ба кори онњо асари кам дорад. Дар фурудгоњњои Рас.86. бузург локаторњо рафтуомади њавопаймоњои хезанда ва фу­рудояндаро назорат мекунанд. Шўъбаи хидмати рўизаминии фурудгоњ сарнишинњо (пилотњо)-ро бо радио дастури матлуб ме­дињад ва ба ин васила парвозро бехатар медорад. Шакли умумии радар (локатор)-и фурудгоњ дар рас.87 тасвир ёфтааст. Киштињову њавопаймоњо низ локаторе доранд, ки барои киштиронї истифода мешавад. Ин локаторњо дар экрани худ манзараи љойгир шудани њама љисмњои инъикоскунандаи радиомављњоро нишон медињад, шароити њаракатро дар пеши назари нохудо ё пилот бо тамоми љузъиёташ менамояд. Дар замони мо майдони татбиќи локаторњо торафт васеътар гашта ис­ то­дааст. Локаторњо барои мушо­њи­ даи њаракати шињобњо (метеорњо), њаракати абрњо, дар тадќиќоти кай­ Рас.87. њонї ва ѓ. истифода мешаванд. Њар як киштии кайњонї њатман чанд локатор дорад. Соли 1946 дар ИМА ва Маљористон (Венгрия) таљрибае анљом доданд, ки дар он сигнали аз сатњи Моњ инъикосшуда ќабул карда шуд. Соли 1961 олимони шўравї бо њамин усул сайёраи Зўњраро «пармосида», муддати гирди мењвари худ як гардиш хўрдани онро муайян карданд. Дар солњои минбаъда њамин гуна «пармосиш»-и сайёрањои дигари Манзумаи Офтоб низ анљом дода шудааст. * * * Радиолокаторњо (радарњо) барои ошкор сохтани киштињову њавопаймоњо, барои мушоњида кардани абрњо, барои «пармо­сиши» сайёрањо ва ѓ. истифода мешаванд. 126 ? 1. Кори радиолокатор (радар) чї гуна заминаи физикї дорад? 2. Бо ёрии радиолокатор сатњи ин ё он сайёраро «пармосидан» чї мазмун дорад? §37. Тасаввуроти умумї дар бораи телевизион Радиомављњо на танњо барои наќл кардани садо, балки инчунин барои интиќол (наќл)-и тасвирњо (чунончи, тасвирњои телевизионї) низ истифода мешаванд. Аз љойе ба љойи дигар интиќол додани тасвир аслан чунин аст. Дар маркази фиристандаи мављ тасвири наќлшавандаро ба маљмўи сигналњои электрикии пайдарњам табдил медињанд. Сипас ба воситаи ин сигналњо ларзишњои њосилкардаи генератори баландбасомадро тањмил (модулатсия) мекунанд. Мављи электромагнитии тањмилшуда ахборро ба масофањои дур наќл карда метавонад. Дар дастгоњи ќабули мављ мављи омадаро табдили чаппа медињанд: ларзишњои баландбасомади тањмилшударо детектиронида, сигнали њосилшавандаро ба тасвири намоён бадал мекунанд. Барои наќли њаракат тас­вирњои аз якдигар камфарќкунандаи обйекти њаракаткунанда (кадрњо)-ро, чунонки дар санъати кино истифода мешавад, сонияе чанддањтої (дар телевизиони мо 50борї) мефиристанд. Табдили тасвири ќадр ба силсилаи сигналњои электрикї бо ёрии лўла (найча)-и электронии вакуумии сигналфиристанда – иконоскоп (аз юнонии eikon – тасвир ва scopeo – назора мекунам), ки рељааш дар рас.88 тасвир ёфтааст, анљом дода мешавад. (Ѓайр аз ико­носкоп олатњои дигари интиќоли тасвир низ истифода ме­ шаванд). Дар даруни иконоскоп экрани рангобаранге шинонда шудааст, ки тасвири обйект сўйи он бо ёрии системаи оптикї равона карда мешавад. Њар як чашмаки экран њангоми кори иконоскоп барќаманд (электрнок) мешавад ва бузургии барќаи чашмак ба шиддати нури ба он зананда вобаста мебошад. Ин барќа њангоми ба чашмаки экран задани дастаи электронї, ки онро тўпи электронї њосил мекунад, таѓйир меёбад. Дастаи электронї паёпай ба њама чашмакњои як сатри экран, баъд ба чашмакњои сатри дигари он ва ѓ. мезанад. (Экран 625 сатр дорад). Бузургии импулси ќувваи љараёни аз резистори R љоришаванда ба он вобаста аст, ки барќаи чашмак чї ќадар та­ѓйир меёбад. Бинобар ин 127 Экрани рангобаранг Обйектив Тўпи электронї Ба олати таќвият Рас.88. волтажи нўгњои резистори R мута­носибан ба таѓйироти равшанї дар тўли сатри кадр таѓйир мепазирад. Дар дастгоњи ќабули телевизионї низ баъди детектиронидан њамин гуна сигнал њосил мешавад. Ин видеосигнал аст ва дар экрани лўлаи электронии вакуумии сигналгир, ки кинескоп ном дорад, ба тасвири намоён табдил меёбад. Тўпи электронии ин гуна лўла электроде дорад, ки он адади электронњоро дар дастаи электронї ва бад-ин васила нурафшонии экранро дар љойи задани дастаи нур идора мекунад. Маљмўи ѓалтакњои майли амудї ва уфуќї дастаи электрониро маљбур месозад, ки тамоми чашмакњои экранро паймояд (айнан њамон тавре, ки дастаи электронї экрани рангобарангро дар лўлаи фиристандаи сигналњо мепаймояд). Барои дар лўлањои фиристанда ва ќабулкунанда њамоњанг омадани њаракати дастањои электронї онњоро бо ёрии сигналњои махсус њамоњанг (синхронизатсия) мекунанд. Радиосигналњои телевизиониро танњо дар фосилаи мављњои метридарозї (мављњои ултракўтоњ)1 наќл кардан мумкин аст. Ин гуна мављњо маъмулан дар њудуди диди ростакии антен пањн мегарданд. Аз ин рў барои он ки намоиши телевизионї ма­соњати 1. Видеосигнал назар ба сигнали савтї (сигнали садо) ахбори бештаре дар худ дорад ва фосилаи басомадии фарохтареро ишѓол мекунад. Дар сурати истифода кардани мављњои пастбасомад ин соњањо якдигарро мепўшонанд, яъне дар ин маврид мављњои афкандаи марказњои алоњидаи пахши ахбор якдигарро халалдор месозанд. 128 њарчи фарохтарро фаро бигирад, зарур аст, ки адади мар­казњои ирсоли ахбори телевизионї њарчи бештар ва ан­тенњои онњо њарчи баландтар бошанд. Манори телевизионии Останкино (ш. Маскав), ки 540 м баландї дорад, имкон ме­дињад, ки намоиши телевизионї аз дурии то 120 км боэъти­модона гирифта шавад. Доираи ќабули боэътимоди намои­шњои телевизионї торафт фарохтар гардида истодааст. Дар ин кор хусусан радифњои кайњонї воситаи хубанд. Доираи истифодаи телевизиони ранга низ майли фарох шудан дорад. Барои ба вуљуд овардани тасвири ранга се навъ видеосигнале наќл карда мешавад, ки онњо њомили се ранги асосии таркибдињандаи тасвир – сурх, сабз ва кабуд њастанд. §38. Рушди воситањои алоќа Барои барпо кардани Системаи ягонаи автоматишудаи алоќа воситањои нави алоќаро тараќќї ва такмил додан ва майдони ис­ тифодаи онњоро торафт васеъ гарддондан зарур аст. Чанде ќабл алоќаи телефонии байнишањрї танњо бо роњњои њавоии алоќа анљом дода мешуд. Вале ин воситаи алоќа аз яхбандињову раъду барќ эмин набуд. Њозирњо дараљаи автоматї шудани ин навъи алоќа боло рафта истодааст, хатњои кабелї ва радиорелеї торафт бештар шуда истодаанд. Дар хатњои радиорелеии алоќа мављњои ултракўтоњ (деси­метрї ва сантиметрї) истифода мешаванд. Ин мављњо дар њудуди диди ростакї пањн мешаванд. Бинобар ин хатти наќли онњо аз силсилаи радиодастгоњњои камтавоне иборат аст, ки њар яки онњо сигналро ба њамсояи ояндаи худ гўё «аз даст ба даст» медињад. (Манори ин гуна радиодастгоњ 60-80 м баландї дорад ва масофаи байни онњо 40-60 км аст). Комёбињои соњаи радиоалоќаи кайњонї бунёди системаи нави алоќа – системаи «Орбита»-ро имконпазир гардонд. Дар ин сис­ тема радифњои радиорелеї (ретранслаторї)-и алоќа «Молния» (ки мадори басе дарозрў доранд ва даври гарди­шашон ќариб 12 соат аст) истифода мешаванд (рас.89). Њоло системањои пуртавон ва боэътимоде бунёд шудаанд, ки намоишњои телевизиониро барои сокинони Сибиру Шарќи Дур им­конпазир гардонидаанд. Алоќаи телефониву телеграфї бо 129 ноњия­њои дурдасти мамлакат мањз ба василаи њамин сис­темањо барќарор аст. «Радуга» ном радифњои нави алоќа, ки дар баландии 36 000 км гирди Замин мегарданд, даври гардиши 24 ст (соат) доранд ва ба њамин сабаб њамеша дар рўйи њамон як нуќтаи сатњи Замин муаллаќ мебошанд. Телеграф ва фототелеграф ворї воситањои нисбатан куњнаи алоќа низ такмил дида, соњањои нави истеъмол ёфта истодаанд. Вусъати истеъмоли фототелеграф дар мавриди наќли тас­вирњои бењаракат аз раќамњои зайл аён мешавад: соле ба во­ситаи фототелеграф акси дањњо њазор газитсафња интиќол дода мешавад, ки аз рўйи онњо садњо миллион нусха газит (рўзнома) чоп мекунанд. Телевизион ќариб њама мањалњои мамлакатро фаро гирифтааст. Машќи 4 1. Дар рељаи дар рас. 80 тасвиршудаи радиои содатарин L=0,0004 Њн (њенрї) асту гунљойиши конденсатори таѓйирёбанда С аз 12 то 450 пФ таѓйир меёбад. Ин радио барои ќабул кардани чї гуна мављњо таъйин шудааст? 2. Дар рас.90 антени телевизор тасвир ёфтааст. Шумо дар бораи самтгирии ларзишњои вектори индуксияи магнитї (яъне ил­ќои магнитї)-и мављи аз маркази телевизионї оянда чї гуфта мета­вонед? 3. Оё шароити дар фазои Моњ ва Замин пањн гардидани радио­ мављњо ягон тафовути куллї дорад? Радифи алоќа 130 Рас.89. Рас.90. qqqqm msin cos 0 t0 t S t wc tS SI4R 2 wc v 0 t q0 q2mπsin S t w 2 w 1 1, I S боби 2 Муњиматарин 4R хулосањои T0 2 π v2 LC S t чањорум 4t R 2 0 1. Дар мављи электромагнитї векторњои шиддати майдони w w 1 , 2 I~ a 2 2 2~ . магнитї) В электрикї Е ва индуксияи майдони магнитї E ~ , Bt ~ Ra(илќои S t 4 eT Ф 2 LC 0 ларзиш мехўранд. Векторњои Е ва В њам нисбат ба якдигар ва 2 2 њам нисбат амудї доранд. Мављњои Ф Ф m sin tба самти рафти мављ IE ~~ w равиши a~ ~ E 2, B B .~ a ~ 2 . e Ф электромагнитї мављњои арзианд. 2 e Ф m 2. sinМављњои t электромагнитї натиљаи ларзишњои зуд-зуди EI ~~ wдар Ф Ф m sin t ~ E 2 B 2 . заррањои барќаманд (заррањои электрнок)-и шитобдор афкан- ee sin t да мешаванд. Барои тавсифи тобиши электромагнитї B ~энергияи 2 2 mФ m sin t E ~ мафњуми зичии сели тобиш истеъмол мешавад. I ~ 4, m Фm3. Зичии сели тобиши электромагнитї (I) гуфта нисбати энер­ e m sin t B ~ 2 гияи электромагнитии дар муддати ∆t аз тариќи сатњи S-и ба ct4 RI ~ , бар њосили зарби ма­со­њати S e раф­ N ти нурњо амудан воќеъшударо 3 c. 1 m 1Фm 2 ва муддати ∆t мефањманд, яъне e2 N 2 ct R W e1 N1 3 I c. u e S 2t . e1 2 1N 2 Зичии сели тобиши электромагнитї ба дараљаи чањоруми баW I ω 4асту ба дараљаи дуюми масофаи сомади ларзиш мутаносиби роста uu2 ee2 I ~ S t 1 то 1манбаъ – мутаносиби чаппа:R 2 U 1 1 N1 ω 4CB u2 e2 K I ~ t R 2 . U 2 2 N2 U U N 4. Мављњои электромагнитиро бори аввал Њ.Њертз њосил кар­ 1 2 1 1 K CB аст. дар заминаи таљрибањои Њертз ра­ CB N2 2 А.С.Попов tистифодаи u U2да­ t e 1 дио­ U 1 ро ихтироъ кард. U1 2 5. Алоќаи радиотелеграфї чунин сурат мегирад: ларзишњои CB Uu1 I1 баландбасомади U I зодаи генератор василаи ларзишњои пастбасоt ба e12 2 1 AD U12 мешаванд; t U мади савтї тањмил (модулатсия) карда антени маркази U1 I 2 фиристандаи мављњо мављи электромагнитии тањмилшуда меаф U I U2 I2 CB U t AB sin U 2 1 1канад; I1 1 AD U t дар дастгоњи ќабули мављњои2радио ларзишњои баландU1 басомади I2 тањмилшуда ба ларзишњои пастбасомад табдил дода 2 Rt Q Iмешаванд AD t AB CBUU2ном ABsin sin – ин амал детектирониш U 2 I1 1t гирифтааст. 6. Мављњои электромагнитї воситаи воќеї гардонидани радио­ U1 N2 1 Q алоќа, I Rt радиошунавої, алоќаи кайњонї AD ва t заруриёти AB sin дигари м.ин. sin U U U 2 шудаанд. N2 2 1 n sin U U 1 N1 sin U2 1 U 2 N2 n 1. Ин љо низ њамон тавсияњоеро, ки sin мо дар боби якум оварда будем, ба хотимаи U2 ёд биёред ва аз ин боб њам 5-6 хулоса бароред. 131 ОПТИКА Боби 5. Мављњои рўшної Боби 6. Љузъиёти назарияи нисбият Боби 7. Тобишњо ва тайфњо (спектрњо) Дар ин фасл мо омўзиши мављњои электромагнитиро идома ме­ди­њем. Аммо акнун сухан дар бораи мављњои кўтоње меравад, ки мављњои рўшної ном гирифтаанд. Такомули аќидањо дар бораи табиати рўшної. Тасаввуроти ибтидоии олимони даврони ќадим дар бораи табиати рўшної бас содалавњона буд. Ба аќидаи онњо чашм аз худ торањои борики махсусе меандозад, ки онњо то ба ашё ра­сида, баъд дар чашми бинанда эњсосоти биної ба вуљуд меоваранд. Вале њоло ин тасаввуротро ба таври муфассал муоина кар­дан њољате надорад. Биёед, такомули тасаввуроти илмиро дар бораи чї будани рўшної мухтасаран муоина кунем. Ду тарзи наќли таъсир. Рўшної аз манбаъ (чунончи: аз чароѓ) ба њама тараф пањн мешавад ва ба ашё расида, онњоро (аз љумла) гарм мекунад. Рўшної ба чашми мо зада, эњсосоти биної ба вуљуд меоварад ва мо чизњоро мебинем. Метавон гуфт, ки њангоми пањн гаштани рўшної таъсири як љисм (манбаъ) ба љисми дигар (чашми мо, ашёи атроф ва ѓ.) наќл мешавад. Аммо умуман таъсири як љисм ба љисми дигар бо ду тарз рўй дода метавонад: ё ба воситаи наќли модда аз манбаъ то љойи ќабул (масалан, то чашми мушоњид) ё ба сабаби таѓйир ёфтани муњити байни љисмњо (бе наќли модда). Чунончи, мо зангўлаи аз худ дурро бо саќое зада, онро водор карда метавонем, ки садо барорад (рас.91,а). Дар ин маврид модда (саќо) наќл мешавад, интиќол меёбад. Вале садои зангўларо бо роњи дигар низ баровардан осон аст: ба забончаи зангўла ресмоне баста, онро мављ медињем, то ки гоњи ларзиш хўрдан зангўларо маљбур созад, ки садо бароварад (рас.91,б). Дар ин сурат модда наќл намешавад, балки дар натиљаи амали ба воситаи ресмон то ба зангўла расидани мављи фиристодаи мо њолат (шакл)-и ресмон таѓйир меёбад. Њамин тариќ, таъсири як љисм ба љисми дигар ба воситаи мављњо наќл шуда метавонад. 132 Рас.91. Назарияи корпускулї ва мављии рўшної. Мутобиќан ба ду тарзи имконпазири аз манбаъ то ба ашё наќл шудани рўшної ва табиати он ду назарияи ба куллї гуногун пайдо шуда, ин­кишоф ёфт. Зимнан, њарду назария ќариб дар як ваќт – дар а.XVII ба миён омаданд. Якеи ин назарияњо бо номи Нйутон алоќаманд асту наза­рияи дигар – бо номи Њйуйгенс. Нйутон мойили назарияи корпускулии рўшної буд (аз калимаи лотинии corpusculum – зарра). Мувофиќи ин назария рўшної сели зар­рањое мебошад, ки аз манбаъ њар сў пањн мегарданд (наќли модда). Аммо дар тасаввури Њйуйгенс рўшної сели мављњое буд, ки дар эфир ном муњити махсуси фарзї (муњити тамоми фазоро фа­ рогиран­да ва ба даруни њама љисмњо дохилшаванда) пањн мешавад. Њарду назария дар баробари якдигар муддати тўлоние вуљуд доштанд ва њељ яки онњоро ѓолибият насиб намешуд. Лекин обрўву эътибори Нйутон аксари олимонро водор ме­сохт, ки назария корпускулиро бартар бидонанд. Ќонунњои то он замон маълуми густариши рўшноиро, ки мањсули таљри­бањои сершумор буданд, њарду назария камубеш бомуваф­фаќият шарњ медоданд. Дар заминаи назарияи корпускулї фањмидан душвор буд, ки чаро дастањои дар фазо якдигарро бурандаи рўшної ба њамдигар асаре надоранд. Охир, заррањои рўшної дар ин маврид бояд ба якдигар бархўрда, пароканда шаванд. Аммо назарияи мављї инро бо осонї шарњ медод. Мављњо, масалан, дар сатњи об ба њамдигар 133 таъсире нарасонда, аз дохили якдигар озодона гузашта метавонанд. Аммо падидаи густариши ростхаттаи рўшноиро, ки боиси дар паси ашё пайдо шудани соя мегардад, дар чањорчўбаи назарияи мављї шарњ додан мушкил аст, њол он ки назарияи кор­пускулї гус­ тариши ростхаттаи рўшноиро чун натиљаи шарњ­­ноталаби ќонуни инерсия (ќонуни шасти њаракат) ме­донад. Ин гуна њолати номуайянї дар масъалаи дарки табиати рўшної то аввалњои а.XIX идома дошт, то даврае идома дошт, ки падидаи монеањоро давр зада тавонистан (яъне дифраксия шудан)-и рўшної ва падидаи зўр ё суст шудани равшанї дар сурати рўйињам афтидан (яъне интерференс шудан)-и дастањои рўшної кашф шуданд. Ин ду падида танњо њаракати мављиро хос њастанд1. Онњоро дар заминаи назарияи корпускулї шарњ додан илољ надорад. Бинобар ин чунин ба назар меомад, ки гўё назарияи мављї комилан ѓолиб омада бошад. Ва ин гуна боварї хусусан баъди он ки дар нимаи дуюми а.XIX Љ.Максвел њолати хусусии мављњои электромагнитї будани рўшноиро собит кард, пойдор гашт. Тањќиќоти Максвел заминаи назарияи электромагнитии рўшної гардид. Баъди он ки Њ.Њертз мављњои электромагни­тиро ошкор сохт, шубњае намонд, ки рўшної њангоми густариш ёфтан чун мављ рафтор мекунад. Имрўз њам ба ин шак нест.1 Вале аввали а.XIX тасаввуроти мављуда дар бораи табиати рўшної ба куллї таѓйир ёфт. Ногањон равшан гашт, ки назарияи радшудаи корпускулї то дараљае ба воќеият наздикї дорад. Рўшан гашт, ки рафтори рўшної њангоми хориљ гардидан ва фурў рафтани он ба рафтори сели заррањо монандї дорад. Баъдтар хосиятњои номуттасилї, ё чунонки мегўянд, хо­сият­ њои квантии рўшної дарк шуданд. Ва як њолати ѓайриодї рўх дод: падидањои дифраксияву ин­ терференсро мисли пештара дар чањорчўбаи назарияи мављї ва падидањои афканишу фурўбурдро дар заминаи назарияи кор­ пускулии рўшної шарњ додан мумкин буд. Баъди ин замони «дудилагї» равшан гашт, ки ин гуна хосиятхосияти дугунагї њама заррањои дигари моддиро низ хос ме­бошад. 1. Дар бораи падидањои дифраксия ва интерференси рўшної баъдтар сухан хоњем ронд. 134 Мо ин љо аввал бо хосиятњои мављии рўшної шинос ме­шавем. Дар хусуси дугунагии табиати рўшної дертар сухан меронем. Њоло биёед ба ёд биёрем, ки шумо аз китоби дарсии «Физика, 8» дар бораи рўшної чї маълумот андўхта будед. Оптикаи геометрї ва мављї. Дар шиносоии аввал бо рўй­ додњои оптикї мафњуми шуоъи рўшної истифода шуда буд. Шуоъи рўшної самти густариши рўшноиро нишон медињад. Ба­рои муайян кардани ин самт аввал аз сели рўшної дастаи борике људо кардан мебояд. (Фањмост, ки ќутри даста назар ба дарозии мављи рўшної хеле зиёд аст). Баъд ин гуна дастањоро бо хатњое иваз кардан мебояд, ки онњо мењварњои дастањои рўш­ноианд. Ана њамин хатњо шуоъњои рўшноиро ифода ме­кунанд. Нафъи истеъмоли мафњуми шуоъњои рўшної ин аст, ки раф­тори ин шуоъњоро дар фазо дар доираи ќонунњои басе сода – дар доираи ќонунњои оптикаи геометрї ташхис додан осон аст. Оптикаи геометрї њамон фасли оптика аст, ки ќонунњои дар муњитњои шаффоф пањн гаштани энергияи рўшноиро дар заминаи истифодаи мафњуми шуоъњои рўшної меомўзад. Ин ќонуниятњо ба таври таљрибавї њанўз пеш аз дарк шу­дани табиати рўшної кашф шуда буданд. Зимнан, ин ќонунњо аз назарияи мављии рўшної дар он замина ба даст омадаанд, ки монеа аз љойи мушоњида начандон дур воќеъ гашта бошад ва дарозии мављ назар ба андозањои монеа хеле кўтоњ бошад. Дар синфи њаштум барои шумо ду ќонуни оптикаи геометрї таъриф дода шуда буд: ќонуни рафти ростхатта (ё густариши рост­хатта)-и рўшної ва ќонуни инъикоси он. Дар бораи ши­касти рўш­ної бошад, он љо танњо мулоњизањои сифатї оварда шудааст. Он љо ќонуни шикасти рўшної таъриф њам дода на­шудааст. Њоло мо ќонунњои инъикос ва шикасти рўшноиро дар доираи тасаввуроте њосил хоњем кард, ки мувофиќи он рўш­ної чун рўйдоди мављї муоина мешавад. 135 Боби 5 МАВЉЊОИ РЎШНОЇ §39. Суръати нур (суръати рўшної) Дар оптикаи геометрї танњо самти рафти шуоъњои рўшної тањќиќ мешавад. Масъалаи ин ки љараёни густариши рўшної дар тири ваќт (яъне дар тайи замон) чї тавр сурат мегирад, аз дои­ раи оптикаи геометрї берун аст. Хосиятњои рўшної ва таъси­роти мутаќобили он бо моддањо дар дараљаи амиќтар дар оптикаи мављї (ё худ оптикаи физикї) муоина мешавад. Омўзиши ин бобро аз он оѓоз мекунем, ки суръати рўшної ба чї тарзњо санљида шудааст. Ваќте ки мо калиди чароѓи хонаро мепайвандем, хона ња­ мон дам мунаввар мешавад, пури нур мешавад. Чунин ба назар мерасад, ки барои то ба деворњо расидани рўшної њељ гуна ваќт лозим нест. Ба маќсади чен кардани суръати рўшної кўшишњои зиёде ба харљ дода шудааст. Чандин кас кўшидааст, ки муддати ба масофањои дур (чанд км) пањн гардидани сигнали рўшноиро бо соатњои даќиќ чен кунад. Вале ин кўшишњо натиљае надод. Он гоњ аќидае ба миён омад, ки гўё барои пањн гардидани рўш­ної њељ гуна ваќт лозим нест ва рўшної њама гуна ма­софаро дар як он мепаймояд. Баъд рўшан гашт, ки суръати рафти мављњои рўшної бе­интињо нест. Ва оќибат ин суръат чен карда шуд. Усули нуљумии чен кардани суръати рўшної. Чен кардани суръати рўшної нахустин бор с.1676 олими данмаркї (да­ниягї) О. Рёмерро муяссар гардидааст. Ў ситорашинос буд ва сирри муваффаќияти ў мањз дар он буд, ки масофањои барои чен кардани суръати рўшної истифода кардааш хеле зиёд (ма­софањои кайњонї) буданд. Рёмер гирифти радифњои бузургтарин сайёраи Манзумаи Офтоб – Муштариро мушоњида кардааст. Муштарї 16 радиф дорад. Ва радифи наздиктарини он – Ио мавриди мушоњидаи Рёмер ќарор гирифт. Ў дид, ки Ио чї тавр аз пеши сайёра гузашта, ба сояи 136 Мадори Ио Замин Мадори Замин Мадори Муштарї Рас.92. он медарояд ва аз назар ѓоиб мешавад. Баъд Ио боз чун чароѓи якбора фурўзоншуда пайдо мешуд. Фо­силаи байни ду афрўзиши Ио 42 ст 28 даќ буд. Њамин тариќ, ин «моњ» соати азими осмоние буд, ки баъди фосилањои ба­робари ваќт аз буди худ ба мо хабар ё, чї хеле ки мегўянд, сиг­нал «медод». Фосилаи ваќти байни ду сигнали Ио аввал њангоми дар нуќтаи ба Муштарї наздиктарини мадори худ воќеъ гар­дидани Замин (рас.92) чен карда шуд. Сипас ин таљриба пас аз чанд моњ, яъне баъди аз Муштарї дур будани Замин такрор карда шуд ва нишон дод, ки Ио аз паси Муштарї (назар ба фосилаи ваќте ки онро аз рўйи даври гардиши Ио ёфтан мумкин буд) ба ќадри 22 даќ дер мебарояд. Ин рўйдодро Рёмер шарњи зайл дод: «Агар ман дар он сўйи мадори Замин буда метавонистам, Ио њар дафъа пас аз њамон муддати муайян (42 ст 28 даќ) пайдо мешуд, яъне мушоњиди онљойї Иоро 22 даќ пештар медид. Сабаби таъхир дар ин маврид он аст, ки нури Ио муддати баробар ба 22 даќиќаро барои аз љойи мушоњидаи аввалаи ман то мавќеи њозираам расидан сарф мекунад». Муддати таъхири пайдоиши U0 ва масофаеро, ки сабабгори ин таъхир аст, дониста, аз рўйи њосили таќсими ин масофа (ќут­ри мадори Замин) бар муддати таъхир суръати омади нурро ёфтан 137 мумкин аст. Ин суръат фавќулода зиёд – таќрибан 300 000 км/с будааст1. Њамин аст, ки муддати дар байни ду нуќтаи аз якдигар дури рўйи замин пањн шудани рўшноиро дарк кардан осон нест, зеро рўшної дар як сония масофаи њафтунимчандаи дарозии хатти истиво (экватор)-и Заминро мепаймояд. Усулњои лаборатории чен кардани суръати нур. Суръати нур (рўшної)-ро бо усули лабораторї бори аввал с.1849 физикдони фаронсавї И.Физо чен кард. Физо тораи нурро аз манбаъ ба воситаи линза (олати наскшакл, наскї) ба лавњаи нимшаффофи 1 равона сохт (рас.93). Баъд ў рўшноии аз лавња инъикосшударо дар Рас.93. шакли дастаи конунишуда, яъне дар шакли тораи нур ба канори чархи дандонадори гардон равона кард. Тораи нур аз фосилаи байни дандонањои чарх гузашта, ба воситаи ду линзаи дигар сўйи ойинаи 2 мерафт (ки он аз чарх чанд км дур воќеъ гардида буд) ва аз он инъикос шуда, боз сўйи чарх меомад ва бори дигар аз байни дандонањои он гузашта, баъд ба чашми мушоњид мерасид. Њангоми паст будани суръати гардиши чарх тораи аз ойина инъикосшуда дар чашми мушоњид намоён мешуд. Дар сурати афзудани суръати гардиши чарх рўшної оњиста-оњиста ѓоиб мегашт. Сабаби ин дар чї буд? То лањзаи аз байни ду дандона (чок)-и чарх то ба ойина рафтану аз он акс шуда, бозгаштани тораи нур чарх он ќадр тоб хўрда метавонист, ки љойи чокро дандона мегирифт ва рўшної ба чашми мушоњид наменамуд. 1. Худи Рёмер ба иллати носањењ будани таљрибањояш ва надонистани ќимати даќиќи ќутри мадори Замин барои суръати рўшної ќимати 215000 км/с њосил кардааст. 138 Њангоми минбаъд зиёд кардани суръати гардиши чарх рўш­ної боз пайдо мегашт. Яќин буд, ки то лањзаи ба ойина раси­дану аз он баргаштани рўшної љойи як чокро чоки дигар ме­гирифт. Ин фосилаи ваќт ва масофаи байни чарху ойинаро (ки 8,6 км буд) дониста, суръати нурро муайян кардан осон буд. Дар ин таљриба барои суръати рўшної ќимати 313 000 км њосил шуд. Баъдњо усулњои лаборатории даќиќтари чен кардани суръати нур кашф шуд. Аз љумла, олими амрикої А.Майкелсон усули хубе пешнињод кард, ки дар он ба љойи чархи дандонадор ойинањои гардон истифода мешуд. Суръати дар моддањои шаффофи гуногун пањн гаштани нур низ чен карда шудааст. Ин суръат дар об, ки њанўз с.1856 чен кар­да шудааст, назар ба суръати вакуумии нур 4/3 бор кам баромад. Суръати нур дар њама моддањои дигар низ назар ба вакуум (хало) кам аст. Мувофиќи маълумоти имрўза суръати нур дар хало (вакуум) 299 792 458,2±1,2 м/с мебошад1. Аз ин рў ин суръатро таќрибан баробари 300 000 000 м/с гирифтан љоиз аст. Ин ќиматро дар хотир нигоњ доштан мебояд. * * * Муайян кардани суръати нур бисёр судманд омад. Ин ќимат дар роњи дарк карда тавонистани табиати рўшної меъёри рањ­намое буд. Раќами мазкур хусусан аз он рў муњим аст, ки ягон љис­ми дигари олами моддї бо суръати назар ба суръати нур ба­ландтар њаракат карда наметавонад. Ин њаќиќат баъди ба арсаи вуљуд омадани назарияи нисбият дарк гардид. Боби оянда ба муоинаи њамин назария бахшида мешавад. ? аст? Ќимати таќрибии суръати вакуумии рўшної (суръати нур) чї ќадр 1. Моњи окт.1983 Конфронси байналмилалии метрологњо таърифи зайли метрро пазируфт: «1 м масофаест, ки онро нури лазерї дар хало (вакуум) дар муддати 1/299792458 њиссаи сония мепаймояд» (ниг. китоби С.Ќодирї «Луѓати русїтољикии истилоњоти физика», «Маориф», 1985 ва маљаллаи «Квант», 1986, №2, с.28 – С. Ќ.). Аз ин таъриф бармеояд, ки акнун ќимати сањењи суръати нур с=299792458 м/с пазируфта шудааст. 139 §40. Ќоидаи (бунлодии) Њйуйгенс. Ќонуни инъикоси рўшної (нур) Ќонунњои инъикос ва шикасти рўшноиро аз як ќоидаи умумие баровардан мумкин аст, ки он рафтори мављњоро ташхис ме­ди­њад. Ин ќоидаро њамзамони Нйутон Кристиан Њйуйгенс пеш ни­њодааст. Ќоидаи бунлодии Њйуйгенс: њар як нуќтае (нуќтаи муњит), ки мављ то он мерасад, худ манбаи мављ (манбаи мављњои сонавї, манбаи мављњои дуюмї) мегардад. Аз рўйи мавќеи дар лањзаи t ишѓолкардаи сатњи мављї мавќеи онро барои лањзаи ояндаи t+∆t дар сурате ёфтан осон аст, ки њар як нуќтаи сатњи мављї чун манбаи мављњои сонавї пиндошта шавад. Сатње, ки дар ин ё он лањзаи ваќт ба њама мављњои сонавї расанда мебошад, сатњи мављї аст мутобиќ ба њамон лањзаи ваќт (рас.94). Ин ќоида Рас.94. барои тавсифи густариши њар гуна мављ – мављњои садо, мављњои механикї, мављњои рўшної ва ѓ. ќобили истифода мебошад. Ќоидаи Њйуйгенс барои мављњои механикї таъбири аёнї дорад: заррањое дар муњит, ки ларзиш (мављ) то ба онњо мерасад, дар навбати худ ларзиш хўрда, бо заррањои њамсоя таъсири мутаќобил карда, онњоро ба њаракат медароранд. Ќонуни инъикос. Дар заминаи ќоидаи Њйуйгенс ќонуни аз сатњи сарњадии ду муњит инъикос гаштани мављро муќаррар кардан имконпазир аст. Биёед, инъикос шудани мављи њамворро муоина кунем. Мав­ љеро мављи њамвор мегўянд, ки барои он сатњњои њамфаз (сатњ­њои мављї) њамворанд. Дар рас. 95 MN сатњи инъикоскунанда асту хатњои рости А1А ва В1В – шуоъњои мављи њамвори ба сатњи MN зананда. Кунљи байни шуои афтон ва хат­ти амуд (перпендикуляр)-и дар нуќтаи афтиш ба сатњи инъикос­ кунанда кашидашуда α-ро кунљи афтиш меноманд. Рас.95. 140 Фm I ~ 4, N1 N2 R e1 e2 W Барои ёфтани сатњи мављии мављи инъикосшуда рўрўйи мављ­ I њои сонавї (ки марказњошон дар сарњадди муњитњо мехобанд) S t хат­ти фарогир (хатти њовї) каши­дан мебояд. Ќитъањои гуногуни ω 4 сатњи мав­љии АС ба сарњадди инъикос­ку­ I ~ нанда на дар як ваќт мерасанд. Пас, мављњо дар нуќтаи А назар R2 ба нуќтаи В ба ќадри N 1 1 K 2 N2 e1 U2 I2 I2 I1 Rt N1 N2 ct 2 t CB (υ – суръати мављ) U пештар ангехта мешаванд. CB ба нуќтаи В мерасад ва дар ин нуќта Дар лањзае, ки t мављ ангехти мављњо сар мешавад, мављи сонавии дар нуќтаи А пайU1 дошуда аллакай нимкурае мекашад бо радиус (шуоъ)-и AD rU=2AD t =υ·∆t = CB. Таѓйироти радиусњои мављњои сонавии зодаи манбаъњои байни нуќтањои А ваCB В дар тасвир ёфтааст. Хатти фа­рогири Uрас.95 1t AB sin мављњои сонавї њамвории DB аст, ки расандаи сатњњои кўравї мебошад. Ин фарогир сатњи мављии мављи инъи­кос­гаштаро ифода AD U 2 t AB sin мекунад. Шуоъњои инъикосгаштаи АА2 ва ВВ2 нисбат ба сатњи мављии DB мавќеи амудї доранд. Кунљи байни хатти амуди ба U sin кашидашуда сатњи инъикоскунанда ва шуоъи инъикосгашта γ-ро 1 n кунљи инъикос меноманд. sin U 2 ва ACB секунљањои росткунљаанд, Азбаски AD=CB асту ADB пас, ∠DBA=∠CAB мебошад. Аммо α=∠САВ ва γ=∠DBA мебошанд (чун кунљњои дорои тарафи амудї). Пас, кунљи инъикос ба кунљи афтиш баробар аст: α = γ. (5.1) Ѓайр аз ин, чунонки аз тасвирњои сохтаи Њйуйгенс бар­меояд, шуоъи афтида, шуоъи инъикосгашта ва хатти амуде, ки ба нуќтаи афтиши шуоъ кашида шудааст, дар як њамворї мехобанд. Ва њамин аст ќонуни инъикоси рўшної. Агар самти рафти шуоъњоро чаппа гардонем, он гоњ шуоъи инъикосгашта шуоъи афтанда мешаваду шуоъи афтанда ба шуоъи инъикосшуда табдил меёбад. Баргаштпазир будани шуоъњо хосияти муњими онњост. Ќоидањои тасвирсозї дар ойинаи њамвор, ки бар ќонуни инъикоси шуоъњо бунёд ёфтааст, дар китоби «Физика, 8» баён шудааст. * * * 141 Кристиан Њйуйгенс (1629–95) – физикдон ва риёзидони барљастаи њоландї, эљодкунандаи нахустин назарияи мављии рўшної. Ў бунёди назарияи худро дар китоби «Рисолаи рўшної» (с.1690) баён кардааст. Њйуйгенс барои мураттаб гардондани гашти соат ованг ё худ раќќосакро ба кор бурд, барои ёфтани даври љунбиши овангњои физикї ва риёзї формулаи муносиб эљод кард. Љўишњои ў дар риёзиёт ба буришњои махрутї (конусї), сиклоидњо ва хатњои каљи навъи дигар дахл дошт. Яке аз асарњои нахустин дар назарияи эњтимолот мањсули ќалами Њйуйгенс аст. Ў бо ёрии лўлаи нуљумии такмилдодаи худ Титан ном радифи Зуњалро кашф кардааст. Ќоидаи умумии густариши мављњои гуногунтабиат, ки мо му­ ойина кардем, ќоидаи бунлодии Њйуйгенс мебошад. Ин ќоида имкон медињад, ки сатњи мављї барои ин ё он лањзаи ваќт аз рўйи сатњи мављии мутобиќ ба лањзаи пешинаи ваќт ба воси­таи сохтмони со­ даи геометрї (сохтмони њандасї) ёфта ша­вад. Ќонуни инъикоси мављњои рўшної аз њамин ќоида баро­мадааст. манбаи нуќтагиро дар ойинаи њамвор дар асоси ќонуни ? 1. Тасвири инъикос чї тавр сохтан мумкин аст? 2. Сабаб чист, ки ойинаи њамворро ба сифати экрани кино истифода кардан номумкин аст? §41. Ќонуни шикасти рўшної (нур) Биёед, ба ёд биёрем, ки падидаи шикасти рўшної (нур) чї маънї дошт. Ќонуни шикасти рўшноиро дар заминаи ќоидаи бунлодии Њйуйгенс њосил мекунем. Мушоњидаи шикасти рўшної (нур). Нур дар сарњадди ду муњит самти рафти худро таѓйир медињад. Ќисми энергияи он ба муњити якум бармегардад, яъне дар ин маврид инъикоси рўшної рўй медињад. Агар муњити дуюм шаффоф бошад, ќисми дастаи ба сарњадди муњитњо афтидаи рўшної аз сарњад гузашта метавонад ва он њам дар ин сурат самти худро таѓйир медињад. Ин рўйдод шикасти рўшної (шикасти нур) ном гирифтааст. Шикасти рўшної боиси таѓйир ёфтани зоњири андозањо, шакл ва мавќеи ашё мегардад. Ин аз мушоњидањои одї бармеояд. Дар 142 тањи истакони холї як танга ё ягон чизи дигар биг­зоред. Истаконро чунон љой дињед, ки миёнаљойи танга, лаби истакон ва чашми шумо дар як хатти рост воќеъ шаванд. Сипас мавќеъи чашмро таѓйир нодода, дар истакон об резед. Он гоњ мебинед, ки њангоми баланд шудани сатњи об тањи истакон ва танга гўё боло мебароянд. Танга, ки аввал танњо ќисман менамуд, акнун пурра намудор мегардад. Дар худи њамин истакони обдор ќаламеро моил мегузорем. Агар ба ин зарф аз пањлу нигарем, мебинем, ки ќисми дар об ѓўтидаи ќалам сўе ѓељида менамояд. Шарњи ин падидањо он аст, ки шуоъњои рўшної дар сарњадди ду муњит мешикананд. Ќонуни шикасти нур мавќеи нисбии шуоъи афтон АВ (рас. 96), шуоъи шикаста DB ва хатти амуди СЕ-ро, ки ба сатњи љу­доии муњитњо то нуќтаи афтиш кашида шудааст, муайян ме­кунад. Кунљи α – кунљи афтиш ном дораду, кунљи β – кунљи шикаст. Шуоъњои афтида, инъикосшуда ва шикастаро мушоњида кардан дар сурате осон аст, ки дастаи борики рўшної дар назар намоён бошад. Рафти ин гуна даста дар њаво он гоњ ба хубї на­ моён мешавад, ки њаворо ќадре дудолуд кунем ё он дастаро сўйи экран тањти кунље равона созем. Чунончи, шуоъи шикаста дар оби флуорессеиндор бараъло менамояд (рас.97). Бароварди ќонуни шикаст. Ќонуни шикаст ба роњи таљриба њанўз а.ХVII муќаррар шудааст. Мо онро дар заминаи ќоидаи бунлодии Њйуйгенс њосил мекунем. Шикасти шуоъњои рўшної дар мавриди аз як муњит ба муњи­ти дигар гузаштани он бо ин алоќамандї дорад, ки суръ­ати рафти рўшної дар њар муњит њар хел аст. Суръати рафти рўшноиро барои муњити якум бо υ1 ишорат мекунему борои му­њити дуюм – бо υ2. Бигзор, ба сарњадди ду муњит, масалан, аз њаво ба об мављи њам­вори рўшної бизанад. Сатњи мављии АС нисбат ба шуоъ­њои Рас.96 . Рас.97. 143 m m E ~ E~ e m sin t B ~ 2 2 ω4 u2 tet2 e e msin m sin B ~B~2I ~ 2 R I ~ 4, 4 m ФmU 4 N I ~ , I ~ , mФ1m 1 1 K mm Ф CB ct U N t A A ва B B мавќеи амудї дорад. Ба сатњи MN аввал шуоъи A1A 2 2 2 R 1 1 ct ct et1 e N 1N мерасад. U аз муддати Rсатњи 2 MN пас R Шуоъи B1B ба e1 1 2N 1 1 c.e2 N2 2 2 e2 e2 N 2N 2 Wt CB u1 e1 I W W u1 e1 I I S t U 1 S Stt u1 u1 e1Ue1 I меояд. дар нуќтаи В сар шудани ангехти 1 1 U 2 I 2 Бинобар ин дар лањзаи AD U ω 44 мављи u e 2 t А аллакай шакли курае мављи сонавї (мављи дуюмї) нуќтаи 4 2 2 2 I ~ ω 2ω I2 e2Ue12 мегирад c.u2 u2 бо радиуси I ~I ~ R 2 U 1t AB sin RCB=U2∆t U1 U 12 NI11 R 2AD 1 K CB U1U1 1 1 N1N Барои мављи шикаста сатње мекашем, ки K ёфтани сатњи N 2 tмављии CBCB 2 2 K U2 Q IN Rt N t U U 2U 2 2 2ба t AD Uдуюм AB sin ояд (ва фаромўш њама мављњои сонавї дар муњити 2 2 2 t расида U U сонавї накунем, ки марказњои мављњои дар сарњадди муњитњо 2 CB U N 1 Дар ин маврид сатњи t CB u1 e1 1 воќеанд). CB мазкур U 1 BD аст. Ин сатњ сатњи 1sin сонавї t t U u1 u1 e1Ue12 фарогир N2 (сатњи њовї)-и мављњои мебошад. n U1 U 1sin Кунљи афтиши шуоъ α ба кунљи САВ-и секунљаи АBC баU 1 I1 U 2 I 2 U2 2UI 22робар I2 U1U I11 I1 U AD U t аст (тарафњои якеи ин 2кунљњо ба тарафњои кунљи дигар AD U AD U U1 I 2 амудианд). Пас, 2 2tt U1U1 I 2 I 2 CB U 1t AB sin (5.2) U 2 I1 CB U t AB sin CB U t AB sin U 2U 2 I1 I1 1 1 Кунљи шикаст β ба кунљи ABD-и секунљаи ABD баробар аст. Q I 22 Rt2 Бинобар ин AD U 2 t AB sin I Rt QQ I Rt 2U2tt AB AB ADAD U sinsin (5.3) U 1 N1 Ифодаи (5.2)-ро узв ба узв ба (5.3) таќсим мекунем. Он гоњ sin U 1 U U N1N1 U 12 1 N2 sinsin U U n U 2U 2 N 2N 2 (5.4) n n sin 1 1 2 sinsin U UU 2 2 мешавад, ки ин љо n бузургии собит (доимї) аст ва ба кунљи афтиш бастагї надорад. Аз сохтмони рас.98 аён аст, ки шуоъи афтида, шуоъи ши­ каста ва хатти амуди то нуќтаи афтиш кашидашуда дар њамон як њамворї мехобанд. Ин нукта њамроњи муодилаи (5.4), ки мувофиќи он нисбати си­нуси кунљи афтиш бар синуси кунљи шикаст барои ду муњит бузургии собит (доимї) мебошад, ќонуни шикасти рўшноиро ифода мекунад. Дурустии ќонуни шикастро дар таљриба санљидан мушкил Рас.98. 144 нест. Барои ин кунљњои афтиш ва шикастро чен кардан ва нисбати синусњои онњоро барои ќиматњои гуногуни кунљњои афтиш ёфтан кофист. Ин нисбат ќимати доимї дорад. Ќобилияти шуоъшиканї (аслаш: тавони шуоъшиканандагї, ќобилияти шуоъшиканандагї). Бузургии собите, ки дар ифодаи ќо­нуни шикасти рўшної омадааст, маънии ќобилияти шуоъши­ кании нисбї ё худ ќобилияти шуоъшикании муњити дуюм бар муњити якум дорад. Аз ќоидаи Њйуйгенс на танњо ќонуни шикаст бармеояд, бал­ки бо ёрии он маънии физикии ќобилияти шуоъшикании нисбиро низ шарњ додан мумкин аст. Ин бузургї ба нисбати суръатњои рўшної дар муњитњое баробар мебошад, ки рўшної дар сарњадди онњо мешиканад: λ U1 n 2 (5.5) U2 λ c 8 10 7 Зимнан, агар кунљи шикаст β Cназар ба кунљи афтиш α хурд n1 рўшної дар муњити дуюм назар бошад, мувофиќи (5.4) суръати λ б 8 10 7 U 1 ба муњити якум кам хоњад буд. λ λ ќо­ Ќобилияти шуоъшикании муњит (вакуум) C нисбат ба хало λ . n билияти шуоъшикании мутлаќиn(њамин) муњит Ин U 1 ном гириф­ 2 nnтааст. 2 U 2 nзадани λ ба нисбати бузургї дар мавриди аз хало ба муњит рўшної U2 U1 синуси кунљи афтиш бар синуси баробар 2 λмебошад. λ cλ .8 10 7 n кунљи n 1 nшикаст λ 2 h 2 C U2 Бо ёрии формулаиU(5.5) n ќобилияти шуоъшикании 17 2нисбиро 1 λ c 8якум 10 λ27nnnва 2 мутлаќи nn112 n шуоъшикании 8 10 ба воситаи ќобилияти муњити б1 c2 U1 C U 7 2 5 n муњити дуюм n2 ифода кардан1 осон 7 n аст.λ Дар 8 њаќиќат, 10 λ бc ,510 10 58азбаски λ c n U2 1 n2 c C C λ . 2 n n2 n1 7 ваn1 c nn λ б 8 10 λλc 1 U2 U1 C λ . hn c2 nsin 2 n α 1 4 λn λ n аст, ки 2 мебошанд (с – суръати вакуумииU λпас, равшан рўшної), C 2 h . 2 λnn 1 .n2 таносуби зайл љой nдорад: n sin β 1 2 2nυ 2 n m n F λ λ 2 d1n kλ 1 n2 2 n n1 2d h . t n 1 . 2 (5.6) 2nn 5 λ λ n n λ c 5,d5 10 n n sin α 02 n12 h 2 . 2p n 1 2 n n 2 n2 2dn22 D 2 (h5k ) , Муњити ќобилиятимутлаќи хурдтар 1 n2 n1 шуоъшиканиаш λ cn 5,5муњи­ 10 тλи 2 t F 2 оптикан тунуктар ном дорад.n L n2 h c . n1 5 tgα n sin α 1 4nnd p2 mυ λ 5 , 5 10 Ќобилияти мутлаќи дар 2 њамин 2 c H муњит c n шуоъшикании n2 ба 2суръати hd12 λD ( h ). . ати kин муњит густариш ёфтани n1 рўшної n суръ­ 1 ва 2υ sin α бастагї 2 sin 1β дорад 4 n n d 2 ба d1 kλ λc l густариш, дар навбати худ, ба њолати физикии муњит, яъне . 2 2 tgα 1 h n sin β dѓ. d1 2hkдоd m0 sin α он, 1 h шиддатњои њарорати модда, зичии чандир бастагї 4n 1 ваd 2 2 d1 kλ m sin α 0 n 2 d 2 2 n sin β 1 n d 2 145D (hk ) 1 L α l d 2 d1 kλ(d d )(d dd) 1 2 sin 22 2 1 2 2hk d . 0 n 21 c L d D ( h ) , 2 k 1 H h tgα 2 d sin α 0 d 2 dh2d D 2 (h2 ) 2 L d 22 H n D ( h ) , 1k k 2 k L d d tgα 22 1 2 1 d 2 2 h 2 Н= =30 м. D U2 рад. Ќобилияти шуоъшиканї ба мушаххасоти худи рўшної низ вобаста аст. Вай барои нури сурх назар ба сабз ва барои нури сабз назар ба бунафш камтар аст. Бинобар ин дар љадвали ќиматњои ќобилияти λ шуоъши­кании U 1 нури рўшної ва њолати муњит моддањои гуногун маъмулан ранги 2 n нишон дода мешавад. Агар љадвал ин гуна ни­шондод надошта U2 7 бошад, ин он гуна маънї дорад, ки ба омил­њои номбурда λ c 8 10 вобаста C ба назар нагирифтан мумкин будани ќобилияти шуоъшиканиро n1 λ б 8 107 аст. U1 Аксаран моро лозим меояд, ки на аз сарњадди хало (вакуум) λ – муњит, балки аз сарњадди њавоC– љисми сахт ёλ nњаво –. моеъ гу­ n2 nnлаќи шуоъзаштани рўшноиро муоина кунем. ќобилияти мут­ U Аммо 2 шикании моддаи сахт ё моеъ n2 аз ќобилияти шуоъ­шикании њамин λ nќобилияти λ модда нисбат ба њаво кам фарќ Чу­нончи, n2 1 мекунад. 2 h . n 2 2 n мутлаќи шуоъшикании њаво n1 дар шароити муътадил барои нури n n1 2 зард таќрибан 1,000292 аст. Пас, n2 λ c 5,5 10 5 (5.7) n2 n1 λ Ќиматњои ќобилияти шуоъшикании баъзе моддањо h c .нисбат ба sin зард) α 2оварда 1 шудааст.4nn њаво дар љадв. 2 (барои нури sin β 1 n d 2 d1 kλЉадв. 2 1 n (нисбат sin α 0 Модда d ба њаво) n d 22 D 2 (hk ) 2 , 2 Об (дар 20°С) 1,33 L 20°С) Равѓани чалѓўзаtgα (дар 1,522 d H d1 D 2 (hk )2 . Сулфиди карбон (дар 20°С) 1,63 2 Ях 1,31 l tgα Намаксанг 1,54 d 22 d12 2hk d h n Кварс Лаъл L l Алмос H h Шишањои гуногун 1,54 1,76 (d d 2 )(d 2 d1 ) 2hk d . 2,421 1,47÷2,04 hd L d 2 d1 k h =30 м. Н= секунља. D Рафти шуоъњо дар маншури Ќонуни шикасти рўшної l имкон медињад, ки рафти шуоъњо дар олатњои гуногуни h d оптикї, kλ ба­њkо­дод карда DA ши­ SDшагии секунља чунончи, дар маншур (призма)-и D AC BC шавад. kλD 146 hk x H , d lx h x lH h hk 1 hk λD . d Дар рас.99 як маншури шишагин дар бў­рише тасвир шудааст, ки он нисбат ба теѓањои пањлуии ман­шур мавќеи амудї (перпендикулярона) до­рад. Шуоъ дар рўяњои ОА ва ОВ сўйи асоси ман­шур мешиканад. Кунљи байни ин рўяњо φ кунљи шуоъшикании маншур ном гирифтааст. Кунљи майли шуоъ θ ба кунљи шуоъшикании маншур φ, ќобилияти Рас.99. шуоъшикании моддаи маншур n ва кунљи афтиши шуоъ α бастагї дорад. Онро ба василаи ќонуни шикасти рўшної (5.4) ёфтан мумкин аст. * * * Ќонуни шикастро хотирнишон мекунем. Ин ќонун чї ања­мият дорад? Формулаи (5.4) дар таш­хиси маврид­њои сершумори ши­касти шуоъњо кор меояд. Вай мо­ро аз за­рурате озод ме­гардонад, ки дар њар мавриди алоњида барои њар як ќимати кунљи афтиши шуоъ ва ќимати ба он мутобиќи кунљи шикаст таљриба карда, натиља бардорем ва онро дар ёд бигирем ё дар љадвалњо сабт гардонем. 1. Ќобилияти шуоъшикании муњит чї маънии физикиро ифода ме- кунад? ? 2. Ќобилияти нисбии шуоъшиканї аз ќобилияти мутлаќи шуоъши­ канї чї фарќ дорад? §42. Инъикоси пурра Ќонуни шикасти рўшної имкон медињад, ки рўйдоди басе аљиб ва амали муњим – падидаи инъикоси пурраи рўшної ба хубї маъни­ дод карда шавад. Дар сурати аз ин ё он муњити оптикан тунук, чунончи, аз њаво ба муњити оптикан зичтар, масалан, ба шиша ё об гу­заштани рўшної υ1>υ2 мебошад ва он гоњ мувофиќи ќонуни шикасти (5.4) 147 U1 б C λn n2 U2 λ . nn m λ n шуоъи λ n>1 хоњад буд. Бинобар ин 1α>βn2мешавад (рас. 2 h 100): . шиn каста сўйи хатти амуди дар сарњадди њарду муњит кашидашуда 2 2 n n 2 n1 майл мехўрад. Агар шуоъро самти чаппа дињем, яъне онро ба 5 роњи рафти шуоъи шикастаи ба n2 собиќ аз муњити λ c оптикан 5,5 10 зичтар n n 2 муњити оптикан тунуктар равона созем (рас.101) он гоњ ќонуни n1 шикастро чинин навиштан мумкин аст: λc h . sin α 2 1 4nn . (5.8) sin β 1 n d 2 d1 kλ Шуоъи шикаста баъди аз муњити оптикан зичтар баромадан 1 sin α 0 собиќ равона2 мешавад. бо роњи рафти шуоъи афтидаи Бинобар d 2 n яъне шуоъи d 2 шикаста D 2 (hkба самте ) , ин дар ин маврид α<β хоњад буд, 2 равона мегардад, ки он аз хатти L амуд дуртар аст. tgα кунљи афтиш α кунљи Ба ќадри зиёд шудани шикаст dβ низ H d12 D 2 (hk )2 . меафзояд (вале њамеша α<β мемонад). Ва нињоят, барои ќимати 2 l муайяни кунљи афтиш кунљи шикаст ба 90° наздик мешавад ва он 2 2 tgα 2hk d муњит гоњ шуоъи шикаста ќариб рўрўйи сарњаддиdљудоии 2 d1 њарду h p t p υ m 1 1 равона мегардад (рас.101, хати канда-канда). Ба зиёд­тарин ќимати p L lβ=90° кунљи афтиши имконпазири кунљи шикаст α мувофиќ ме(d1 d 20)(d 2 d1 ) 2hk d . ояд. H h Биёед, мулоњиза кунем, ки дар сурати α<αо буданh чї падида kd L ба сарњадди људоии d 2 dду мушоњида мешавад. Њангоми муњит задани 1 p Н= h =30 м. D рўшної шуоъ, чунонки дар lболо зикр шуд, ќисман мешиканад ва t ќисман инъикос мегардад. Дар сурати α>αо будан шикасти рўшної hk d kλ SDмаънї дорад, m0 имконнопазир аст. Ин DA он гуна ки D дар ин маврид AC шавад. BC Мањз њамин рўйдод инъикоси шуоъ бояд пурра инъикос kλD пурраи рўшної ном гирифтааст. hk x H , lx h x lH H h E d h hk 1 hk sin α n sin β λ d h 5,6 10 5 cм D sin α d 0, 727. k 4 n λ AB Htgα htgβ Рас.101. Рас.102. 7 β sin Рас.100. 148 sin β m E0 m 5 10 H tgβ h tgα tgβ λD . d d sin kλ n l l0 1 2 2 p Барои мушоњидаи инъикоси пурра нимсилиндри шишагини девори аќибаш тирагунро истифода кардан мумкин аст. Ним­силиндрро дар рўйи гирда (диск) чунон устувор мекунанд, ки миёнаи сатњи њам­ вори он дар маркази гирда би­хобад (рас.103). Дастаи борики рўшноиро аз поён сўйи сатњи пањлуии ним­си­ линдр амудан ба сатњи он равона мекунанд. Шуоъ дар ин сатњ намешиканад. Дар сатњи њамвор шуоъ Рас.103. ќисман ме­ши­канаду ќисман инъикос мегардад. Мушоњидањои даќиќ нишон медињад, ки бо зиёд кардани кун­љи афтиш дурахшонї ё худ энергияи дастаи инъикосшуда меафзояд, њол он ки дурахшонї (энергия)-и дастаи шикаста кам мешавад. Энергияи дастаи шикаста хусусан дар сурати ба 90° наз­дик омадани кунљи шикаст зуд кам мешавад. Ва нињоят, ваќте ки дастаи шикаста ба ќадди сарњадди људоии муњитњо равона мешавад (ниг. рас.102), њиссаи энергияи инъикосшуда ба 100% наздик меояд. Љойи манбаи рўшноиро таѓйир дода, то мавќее расидан мумкин аст, ки кунљи афтиш α назар ба α0 зиёд (α>αо) шавад. Он гоњ ме­бинем, ки дастаи шикаста гум ме­шавад ва тамоми рўшної аз Рас. 104 149 1 n2 C λn U2 λ . nn λ λ n n2 не дар ин2 h . сар­њадди људої инъикос мегардад, маврид инъикоси n 1 яъ­ 2 2nn пур­ра рўй медињад. 2 n1 Дар рас.104 дастаи шуоъњои ман­бае тасвир шудааст,5 ки он n2 воќеъ аст. Шуоъњои λ c 5,5 пурнур 10 дар даруни об дар наздикии бо n сатњ n2 n1 хатти ѓафс тасвир шудаанду шуоъњои камнур – бо хатњои борику λ бориктар. h c . sin α 2ба кунљи 1 4nn 90° кунљи Кунљи афтиш αо-и мутобиќ шикасти њудудии инъикоси пурра ном sin βгирифтааст. 1 n Барои ќимати sinβ=1 d 2 d1 kλ формулаи (5.8) шакли зайл мегирад: 1 sin α 0 . (5.9) d n d 22 D 2 (hk ) 2 , 2 Ќимати кунљи њудудии инъикоси пурра αо мањз аз њамин O L баробарї ёфта мешавад. Ин барои об (n = 1,33) 48 35ʹ, баtgα кунљ d 2 O 2 рои шиша (n = 1,5) 41O51…, барои 40ʹаст. H алмос (n = 2,42) d12 24 D (hk (Дар ). 2 њамаи ин мавридњо ба сифати муњити дуюм њаво гирифта шудааст). l Инъикоси пурраи рўшноиро мушоњида tgα дар таљрибаиd 2содае d12 2hk d 2 h кардан мумкин аст. Дар истакон об рехта, онро то љойе боло υ ме­бар­дорем, ки болотар аз чашми мо воќеъ шавад. Сатњи об дар L l (d1 dдар d1 ) 2hk d . сурати ба он аз поён, аз бари тиљаи 2 )( dна­ 2 истакон нигаристан H h инъикоси пурра нуќрагун метобад. h d нарИнъикоси пурра барои ба воситаи найчањои борики L d 2 d1 k ми шаффоф – шуоълўла наќл кардани рўшної ва тасвирњо h Н= =30 м. D исl тифода мешавад. Шуоълўла найчаи шишагини бисёр борики си­ hk d парда­пўш линдршаклест, ки бо моддаи рўйдавон, kλ яъне DAшаффофе SD D ба њамини карда шудааст ва ќобилияти шуоъшикании парда назар AC BC найча камтар мебошад. Шуоъро ба воситаи ин гуна шуоълўла (дар kλD натиљаи инъкоси пурраи чандкарата) hk роњи рост ё каљ x H бо њар гуна , d равона кардан мумкин аст (рас.105). l x h Найчањо маъмулан дар шакли бандча истифода мешаванд. Њар як найча (нах)-и бандча яке аз λD љузъњои тасвирро наќл мекунадlH(рас.106). Ин гуна h бандчањо, hk 1 hk ма- . x салан, дар тиб барои тањќиќи H узвњои d h дарунї истифода мешаванд. sin α n sin β λ d h 5,6 10 5 cм D sin α d 0, 727. k 4 n λ AB Htgα htgβ 7 β sin Рас.105. 150 Рас.106. 5 10 H tgβ h tgα tgβ sin β d sin kλ n l l0 1 2 c2 1 Такмили технологияи тайёр кардани бандчањои оптикї – шуоълўлањо имкон фароњам оварда истодааст, ки алоќаи шуоъ­ лўлагї, аз љумла, алоќаи шуоълўлагии телевизионї роњандозї шавад. * * * λ λ U1 λ U1 2 метавонад, Инъикоси пурраи рўшної U далели он nбуда ки ќонуни 2 n 1 1 U 2 2 њангоми густа­ n шикаст барои маънидод кардани падидањои оптикии U2 7 7 8 10 c2 8худ 10 λнињон c U 2чї дараља λимконотроλ cдар 7 риши рўшної мушоњидашаванда 1 U1 C n 2 C λ c 8 10 n пурра nC ибтидои λ 7 8 10 27 дорад. Падидаи инъикоси кашф якλ падидаи аљиби 1 1дар 10 б c 2 б 8 U1 љабњаи 7 U 2n1 њоло оптикї менамуду бас. Вале инUпадида дар наќли ахбор 1 λ10 78 10 λ 8 б U1 оњиста-оњиста як инќилоби баc бор истодааст. λ λ λ . c C замонавиро C оварда C 2 . n n1 λ 7λ n c n n2C 2λ б 8 10 n n λ . n 1 n Un1 n U2 U2 2 nn m c 1. Кунљи њудудии инъикосиUпурра барои сарњадди алмос – њаво чїλ λ 2 λ λ λ n C n 2 h . 1 nn2 λn1 n. 2 2λ гуна ќимат дорад? .υ hn n2 λ n n n nn 2 m 2nn p 2n hn1 биёред, 2 ки. 2берун 2. Аз мушоњидаи инъикоси 1 Un2 пурраи n1 мисолњое 2 22рўшної t 2 2nn аз матн монданд. 2 n1 λ λ 5 t n n λ c5 5,5 10 n hn2 λ c . 5,5510 p n n 1 nn2 2 nn2 2 2 F p n1 2λ c 25n,5n 10 2n n12 nn12 Намунаи њалли масъалањо t λ λ n1 h c . υ hc5 ва cќо­ . нунњои λ Биёед, дар мавзўи густариши ростхаттаи рўшної n2 λ 5 , 5 10 4nn p mυ α 2 sin 1cα h 2 1 . 4nn n чанд n2sin бинем. 4n инъикосу шикаст њалли масъаларо 2 1 sin n1sin αsin υ kλ m β 1 nβ λc1 nn d d d d k λ 2 1 1 sin β 1 n h . 2 1. Бинои дар рас.107 дар партави dn12 Офтоб d1 kλ сояе меm0 sin α тасвиршуда 2 1 4 n 1sin m α афканад, ки он L=36 м дарозї дорад. Дар њамон шароит чўби 0 d2 2 (h d ) 2 2 d2 D sin β sin1αsinnα10 n h2dk 2 ) , k 1 дарозиаш h=2,5 м сояи дарозиаш l=3 м меафканад. d 2 d1n2 kdλБаландии 2 2 D (имо0 2 2 n d D ( h ) , 2 k ратро ёбед. 1 c L tgα L 1 2 sin α 0 ба tgα dc Њал. Шуоъњои Офтоб сатњи Замин тањти α d 2кунљи L уфуќии 2 2 d(1hd2 kDd2)2 . (hk2 ) H d 22 HD 2 d ( h ) , tgαnки D k 1 мезананд. Аз расм аён аст, H d 2 D 2 2(hk )2 . 2 1 2 2 c 1 L l tgα l 1 2 2 2 tgα 2 2 tgα d l ва d 2 h 2 h 2 2 d d d 2 h d kd 1 22 1 ) . 2 k H 2 h d1 D 2 (h tgα k 2h d d d мебошад. Пас, 2 1 2k h 1 2 0 L l l d22hck dpd.1) (d1 d 2 )((dd21 dd1 2))( 2 2 tgα L Ll l 2hk d . h H h Hd 2 h d(1d1 2hdk2d)(d 2 d1 ) m0 H h h d p аст ва барои баландии ин гуна натиља мешавад: L њосил L бино l dh2k2hddd. 1 k L d22 ddh11 )d ( d d )( d 1 2 k h k Н= =30 м. h =30 м. d d D 1 D L 2 1 H Н= h Н= p c h l=30 м. l D l hk d hk d kλ hk d t DA SD DA SD d 2 d1 khλk d L p h =30SD D Н= DA м. D λ k 151 D m F 0 l AC BC AC BC D t AC BC hk d kλD h kλD H hkkλD DA SD x H xkλ k x d m0 E d H ,l x hhDk, AC BC l x , h d lx h kλD ? 2 λn λ 1 n2 2 h λ λ . n n n 2 2 n 2 h 1 2 n . n 2 n1 2 2 n n 2 n1 5 n2 λ c 5,5 10 5 n n n2 λ c нўкаш 5,5 10 2 2. Дар канори њавз чароѓпояе ки дар фонуси n n1истодааст, n2 λфонусро c тобон дорад. Мушоњиде аз канориn1дигари њавз тасвири дар h λ . sinафкандаи α 2 фонус 1 4ncnоб. инъикос об наззора мекунад. Шуоъњои аз сатњи h sin βα n1усули сохтмони 4nn геометрї гашта, ба чашми мушоњид мерасанд. sin 12Бо d d1 kλгашта мавќеи нуќтаеро дар сатњи об sinёбед, β ки n аз он 2инъикос 1 шуоъ d d kλ 2 ба чашми мушоњид мерасад. Баландии чароѓпояро бо1 Н, ќадди 1 sin α 0 1 2 2 мушоњидро бо h ва масофаи байни боdl 2 sin α 0 nчароѓпояву dмушоњидро 22 D 2 ( hk d ) 2 , ишорат карда, масофаи нуќтаро то чароѓпоя ёбед.d D ( h 2 ) , n 2 k L (дар об) месозем 2 Њал. Аввал тасвири фонус S -ро (рас.108). tgα 1 L d 2 2мекашем. 2 Барои ин аз нуќтаи S ба сатњи об CD хатти амуд Тасd12 D 2 (hk d ) 2. tgα H 2) . H масофаи њамчени вири S1 дар идомаи хатти амуд дар d1 D CD (hмехоk l 2 бад, яъне S1D=SD аст. Шуоъи ш2уда тавре 2 tgα азl сатњи об инъикос­ d d 2 h d k 2 1 h муќобил давом равона аст, ки идомаи он агар сўйи дода шавад, tgα d 22 d12 2hk d аз нуќтаи S1 мегузарад. Бинобар hин барои ёфтани самти рафти L lS то нуќтаи В ((яъне d1 dто 2hk d . шуоъи инъикосшуда аз нуќтаи чашми 2 )( d 2 d1 ) l1 L ( d d )( d d ) 2hk d . H – ин h хат мањз аз њамон 1 2 2 (дар 1 мушоњид) хатти рост мекашем нуќтае H h сатњи об) мегузарад, ки мо онро љўёем. hk d L d d 2 1 Секунљањои ADS ва ACB монанданд, зероhD kd h =30 м. Н=секунљањои L d 2 d1 кунљи l h =30 тези якеаш њамчени њамон Н= гуна кунљи секунљаи дигар аст. D Пас, м. l hk d kλ h d DA SD k SD kλ D DA AC BC D AC BC kλD ё ки hk kλD x H , hk d l x x H h , d lx h λD lH h hk 1 hk λD . яъне нуќтаи матлуб аз чароѓпоя ин ќадр дурї дорад: x lH h hk 1 hk d . x H h d H h sin α d h sin βα n λ dh 5,6 10 55cм sin n λ D 5,6 10 cм sin β D sin α d β sin α 0, 727. sin n 0, 727. k d 4 β sin kλ 4 n AB Htgα htgβ λ 7 Рас.107. 152 5 10 AB Htgα htgβ 5 10 7 H tgβ tgβ d sin kλ H h tgα d sin kλ h tgα 22 Рас.108. tgβ sin β l l 1 n 0 2 tgβ sin sin αβ tgα l l0 1 c 2 n c tgα sin α 1 H τ τ0 n, 1 2 H h n, τ τ0 1 22 h U n 2 2 h . AC n 1 BC 2 2 2 n λ λ kλD. n n n 2 n1 2 h h p E k n 1 x 2 H , 2 2dn F l2 x n12 h λ c 5,5n 10 5 t p n n2 5 n1 n λ c 5,5 10 λD υ p m υ λ n x2 n2lH hh hck .1 hk . n1sin α d υ H h2 1 λc 4nn m h . sin β n sin α sinα2 1 1 4ndn dd 1h kλ ой-5 m 3. Ойинаи њамворро дар гирди nмењваре, ки дар λ 2 њамвории 5,6 10 cм E sin β n sin β 1 ина мехобад, ба кунљи α=17° гардиш Дар сурати доимї 1 медињем. d 2 d1 kD λ 1 sin α d 2 2 2 (бетаѓйир) мондани самти шуоъи0 sin афтон шуоъи инъикосшаванда α n d 2 d D (hk ) , 1 0, 727. 1 чї дараља гардиш мехўрад? m 2 β sin α 0sin k 4 d 2 2 n Ln d 2 D 2 λ(hk ) 2 , Њал. Бигзор, φ кунљи ибтидоии­ tgα 2 d 2 1 2 2 Htgα афтиши шуоъ бошад (рас.AB H htgβ c d12 5 D ). 7 ( hk L109). 10 tgα кунљи 2 Мувофиќи ќонуни инъикос d HH tgβ l d12 D 2 (hk )2 . p2 инъикос низ ба њамин φ баробар 2 2 kλ2 tgα ddsin 1 d 2 h d k 2 1 hl афtgα h аст, яъне кунљи байни шуои c2 2 2 tgα тон ва шуоъи инъ­икосшуда 2φ d 2 d1 2hk d 2 p hL ме-lsin β tgβ 2hkd . бошад. Њангоми ба кунљи α гарl(d1l0 d12)(d22 d1 ) n Рас.109. p c tgα hsin α диш додани ойина хатти L амуди lH то (d1 d 2 )(d 2 d1 ) 2hk d . h d нуќтаи афтиш кашидашуда низ ба њамин дараља гардиш мехўрад. 1 k H H h L 1 dφ+α 2 dхоњад 1 Бинобар ин кунљи умумии гардиш дар ин маврид буд. h τ τ n , Н= =30 м. D 0h d l 2 ба Аз ин рў кунљи байни шуоъи ва шуоъи L h афтон d 2 инъикосшуда d1 k p 1 h Н= =30 м. h d D 2 EF k 2(φ+α) баробар меояд, яъне назар ба кунљи аввала c SD c 2α l DA kλ ба ќадри m t 0 n таѓйир меёбад, яъне шуоъи инъ­икосшуда ба ќадри β=2α=34 гарD h d k 1 kλ DA AC SD BC диш мехўрад. m0 D 2 kλD λ AC dBC hk 1 1 E x 2H 1 2 E k ,ба d cаввалаи 4. Шуоъи рўшної њангоми аз њаво об самти 2 задан kазλD l Em x мехўрад? Hx h (Кунљиhмайлро k рафти худ чї дараља майл , d бо θ ишорат λD l xα=75° h гиред. мекунем). Кунљи афтишро lH h hk 1 hk . x Њал. Аз рас.110 аён аст, ки θ=α−β мебошад. Мувофиќи ќонуни d D λ H h lH h hk 1 hk . шикаст x d Hsin hα m d h 5 n λ 5 , 6 10 cм E sin α sin β d h D 5 n E0 m sin β об) аст. (n – ќобилияти шуоъшикании sin αПас, λ D 5,6 10 cм d β 0, 727. sin m k 4 sin α n λ d β 0, 727. sin m k 4 ABn Htgα htgβ 7 5 10 λ о 1 мебошад, ки ин ба ќимати мувофиќ меояд. Модом ки AB β=46 Htgα 33′htgβ H tgβ 7 5 10 чунин бошад, пас, кунљи θ ин гуна ќимат дорад: d sin kλ p h о tgα о H 0 tgβ θ≈75 –46 33′=28 27′ d sin kλ p h tgα 2 tgβ sin β l l0 1 2 n 1 2 c 153 tgβ tgα sin β sin α l l0 1 2 n c tgα Hsin α 1 p τ τ0 n, F h t 2 1 H 1 2 τ τ0 n, E 2 c c h Рас.110. Рас.111. 5. Рафти шуоъњои рўшноиро дар маншур (призма)-и шишагини секунљае нишон дињед, ки асоси он секунљаи росткунљаи баробарпањлуст. Шуоъњои рўшної ба рўяи васеи маншур (амудан ба њамин рўя) мезананд. Њал. Шуоъњо њангоми ба рўяи васеи маншур зада, аз сар­њадди њаво–шиша гузаштан самти худро таѓйир намедињанд, зеро дар ин маврид кунљи афтиш сифрї мебошад (рас.111). Ин шуоъњо аз рўяи оянда пурра инъикос мешаванд, зеро дар ин маврид кунљи афтиш 45°, яъне назар ба кунљи њудудии инъикоси пурра барои шиша (αо=41о 51′) зиёд аст. Сипас шуоъњо ба рўяи тарафи рост зада, боз пурра инъикос мегарданд ва аз он љо амудан сўйи рўяи васеъ равона мешаванд. Азбаски дар ин маврид низ кунљи афтиш сифрї мебошад, шуоъњо аз рўяи васеъ бе таѓйири самти худ берун меоянд. Њамин тариќ, дар ин мав­рид самти рафти дастаи шуоъњо 180° таѓйир меёбад. Ин ху­сусияти самттаѓйирдињандагии маншури росткунља татбиќи бисёр дорад ва масалан, дар дурбинњои маншурї истифода мешавад. 6. Муайян кунед, ки чуќурии аслии њавз назар ба чуќурии зоњирии он (дар мавриди аз боло амудан сўйи поён нигаристан) чанд бор фарќ мекунад. Њал. Аввал рафти шуоъњоеро тасвир месозем, ки аз нуќтаи S-и ќаъри њавз берун омада, ба чашми мушоњид мезананд (рас.112). Азбаски самти назар (мушоњида) амудї аст, яке аз шуоъњо – SAро амудан ба сатњи об ва шуоъи дигар – SB-ро тањти ягон кунљи хурди α (нисбат ба хатти амуд) равона ме­кунем. (Дар сурати калон будани кунљи α на њама шуоъњо ба чашм мерасанд). Шуоъњо баъди 154 L l H h h (dh d )(d d )d 2 2hd1d . 2hk d 2 1 2 p L Ll l c. (d d )(d d ) k d2 d12)h hk d . hk d 1 (d12 d22 )(d 21 H h L d d 1 p Н= h =30 м. H h2 D hk d h d F l L ба d 2 dd1 d kt он ки дар сатњи об меши­кананд, p 2 1 h d Н= Н=h L=30 м. D k м. D SD шакли дастаиDA васеъшаванда хориљ l lkλh =30 m0 t D hk d h d мегарданд. Нўки даста тасвири AC инBC kλ kλ k DA DASD SD m0c2 мавњуми S1-и нуќтаи S мебошад. D D m kλD 0 E mc 2 x ба HкунљиACафтиш Кунљи ASB ACBChk BC , d kλD α баробар аст, SA l x зеро h шуоъи 1E hk h kλD x xH H c ба хатти амуд мувозї (параллел) k , , λD d d l x h lH мебошад. Мисли њамин, кунљи . l x hh hk 1 hk x d E AS1В ба кунљи шикаст β баробар D λ λm H h lH lH h hhk 1 h hk . D2. аст. Секунљањои росткунљаи x xASB h c k 1 kd sin α умумї доранд H H h hdh d ва AS1B як тарафи m 5 n λ 5,6 10 cм E0 m0 c 2 – АВ. Онро sin ба βвоситаи sin чуќурии αsin α D d h 5 n n аслии њавз SA=H ё ба воситаи λ λ d5h,610 cм5 cм E0 sin α sin βsin β 5 , 6 10 m0 D чуќурии зоњирии ифода d β он S1A=h 0, 727. sin m , D 4 k n 2 кардан мумкин аст: sin αsinλα d d β sin 1 2 m βn 0, 727. 0, 727. AB=Htgα=htgβ AB Htgα htgβsin k k 4 4 7 c n 5 10 λ λ Аз ин љо: AB AB Htgα htgβ H tgβ m0 Htgα htgβ 5 10 7 7 p d sin kλ Рас.112. 5 10 h tgα H Htgβ tgβ 2 1 p d sin sin kλнавишАзбаски кунљњои хурданд, kλ tgαњои c2 2 пас,dчунин tgβ sinαβ ваhβ кунљ­ h tgα l l0 1 2 n тан љоиз аст: c tgα sin α tgβ sin β 2 2 tgβ sin nβ n l l0l 1l 12 p F 0 c tgα tgα sin αsin α 1 H c 2t p τ τ0 n, ё худ h 2 1 1 H H m0tc 2 2 1 n, n, 2τ ττ0 τ E mc c c 0 h h 2 2 n 1 12 1 E c c c2 яъне чуќурии зоњирии њавз назар ба чуќурии аслии он таќрибан c nλ n c 2 1 1,3 бор кам будааст. 1 d 2k 1 1 2 1 1 E0 m0c 2 2 2 λ λc 2 d d2k21k 1 1 112 1 Машќи 5 E0 2 2 c c2 1 2 2 1 k 1. Дастаи рўшної ба ќуттие аз сўрохи девори пањлу даромада, аз сўрохи девори муќобили он мебарояд. Агар њавои даруни ќуттї соф бошад ва шумо ба даруни ќуттї аз сўрохи девори пеш нигаред, дастаи рўшноиро дида метавонед ё не? 2. «Хонае, ки Иван Иванович ба он ворид гашт, тамоман торик буд, зеро бодгона (табаќањои тахтагї ё оњанин барои мањкам кардани тиреза ё ба гуфти Муњаммадљон Рањимї – роѓа) мањкам 155 буд ва шуоъи Офтоб аз сўрохи он гузашта, ранги тирукамон мегирифт ва ба девори муќобил зада, дар он манзараи рангобаранги бомњо, дарахтњо ва либосњои овезони рўйи њавлиро ба вуљуд меовард, вале онњо њама вожгун менамуданд» (Н.В. Гогол, «Ќиссае дар боби он ки Иван Иванович ва Иван Никифорович чї тавр муноќиша карданд»). Ин падидаро шарњ дињед. 3. Сабаб чист, ки дар партави фонус сояи одам возењ меояду сояи сари ў – не? 4. Дар рас.113 рељаи яке аз таљ­ рибањои муайян кардани суръати нур (суръати рўшної) – таљрибаи Май­ келсон омадааст. Маншур (приз­ма)-и њаштрўяи ойинавиро бо чї гуна басомад гардиш додан мебояд, ки манбаи нур дар лўлаи дид намояд? Дарозии роњи нурдастаро 71 км гиред. 5. Дастаи шуоъњои мувозии фонуси аксандоз (фонуси проексионї) ба самти уфуќї равон аст. Ойинаи њамворро нисбат ба њам­вории уфуќї Рас.113. тањти кадом кунљ устувор кар­дан мебояд, ки дастаи рўшної баъди аз он инъикос гаштан амудан боло равона шавад? Оё он гоњ шуоъњои он даста байни худ мувозї мемонанд? 6. Ду ойинаи њамвор бо якдигар тањти кунљи α=30° расонда шудаанд. Дар байни онњо дар як хел дурї аз сатњи њарду ойина дар масофаи l=10 см аз хатти расиши ойинањо љисми хурде воќеъ аст. Тасвирњои мавњуми ин љисм дар ойинањо аз якдигар чї ќадр дурї хоњанд дошт? 7. Шуоъи афкандаи нуќтаманбаи S дар нуќтаи А ба ойинаи њамвор мезанад ва баъди инъикос шудан аз нуќтаи В мегузарад (рас.114). Исбот кунед, ки агар шуоъи афкандаи њамон манбаъ аз нуќтаи D-и ойина инъикос ёфта, баъд аз нуќтаи В мегузашт, он гоњ 1) ќонуни инъикос риоя намешуд; Рас.114. 156 2) шуоъ барои паймудани роњи SDB назар ба роњи SAB ваќти бештар сарф мекард. 8. Баландии ойинаи њамвори амудан овехташуда бояд чї ќадар бошад, ки одами ќадаш Н дар он сартопои худро бубинад? 9. Ќобилияти шуоъшикании обро дар нисбат бо алмос ва ќобилияти шуоъшикании карбони сулфуриро дар нисбат бо ях бањодод кунед.1 10. Кунљи ба сафњачаи њамвори мувозирўя (параллелрўя) афтидани шуоъњои мувозї α=60° ва масофаи байни шуоъњои аз тариќи сафњача гузаштаи рўшної l=0,7 см аст. Масофаи байни нуќтањоеро ёбед, ки дар онњо шуоъњои мувозї аз сафњача берун меоянд. 11. Ягон чизро ба воситаи маншур (призма)-и секунља муоина карда, мебинем, ки тасвир як сў кўчида менамояд. Кадом сў мекўчад он тасвир? 12. Шуоъи аз ќабати ѓафси об бароянда дар сатњи он пурра инъикос мешавад. Агар дар рўйи об як ќабат равѓани чалѓўза резем, он шуоъ боло (ба њаво) мебарояд ё не? 13. Буриши маншур шакли секунљаи баробартараф дорад. Шуоъи рўшної дар мавриди аз маншур гузаштан дар нуќтањое мешиканад, ки онњо аз ќуллаи секунља як хел дуранд (рас.115). Зиёдтарин ќимати имконпазири ќобилияти шуоъшикании моддаи маншур n чї ќадар аст? 14. Рафти шуоъњоро дар маншури шишагини секунљае тасвир созед, ки асоси он секунљаи росткунљаи баробарпањлуст. Шуоъњо ба маншур он тавр мезананд, ки дар рас.116 тасвир ёфтааст. Агар маншурро дар об ѓўтонем, магар рафти шуоъњо таѓйир меёбад? а Рас.115. б Рас. 116. 1. Њамаи шумо дар бораи ранг камобеш тасаввурот доред. Ранг хосияти эњсо­ соти муайяни биноїбавуљудоварандагии љисмњоест, ки худ рўшної меафкананд ё рўшноии ба сатњашон расидаро инъикос мекунанд. Ин ё он рангро одам аз рўйи эњсосоти биноии худ «ба ашё мебахшад». 157 §43. Дисперсияи рўшної Ќобилияти шуоъшикании модда ба кунљи афтиши дастаи рўшної бастагї надорад, аммо ба ранги рўшної вобаста мебошад. Ин кашфи Нйутон аст. Нйутон дар мавриди такмили телескоп (дурбини нуљумї) ош­ кор сохт, ки канорњои обйек­тиви асбоб1 ба рангњои басе гуногун метобанд. Ин падида майли Нйутонро ба пажўњиши табиати он рангњо зиёд кард ва ў нахустин шуда «гуногунии шуоъњои рўшної ва хусусиятњои аз ин љо сарзанандаи рангњоро, ки онњоро то он дам касе њатто гумон намебурд, тањќиќ кард» (аз навиштаљоти рўйи оромгоњи Нйутон). Падидаи гуногунии рангњои тасвири њосилкардаи линза пеш аз Нйутон низ мушоњида шудааст, албатта. Пеш аз Нйутон инчунин ошкор гашта буд, ки канорњои љисмњои ба воситаи линза (наскї) мушоњида­шаванда ранга менамоянд. Канорњои дастаи аз маншур (призма) гузаштаи рўшної низ рангоранг меоянд. Таљрибаи асосии Нйутон хеле сода буд. Ў фањмид, ки ба маншур дастаи борики рўшноиро равона кардан мебояд. Дар таљрибаи ў дастаи рўшноии Офтоб ба хонаи торик аз сўрохи танги бодгонаи тиреза медаромад. Шуоъ ба маншури шишагин зада, мешикаст ва дар девори муќобил тасвири дарозрўи рангоранг (ба тартиби рангњои тирукамон) ба вуљуд меовард. Тасвири шаклии таљрибаи Нйу­тон дар рас.117 омадааст. Аз рўйи расму одати дерине, ки тирукамонро аз њафт ранг иборат медонистанд, Нйутон низ шуои аз маншур гузаштаро ба њафт ранг људо кард: бунафш, нилобї, кабуд, сабз, зард, норинљї ва сурх. Худи навори рангинкамонро Нйутон спектр (яъне тайф) номид. Нйутон сўрохи бодгонаро бо Рас.117. шишаи сурх пўшида, дид, ки дар 1. Обйектив – линзаи дутарафабарљастаи наскшакл, линзаи дукуж, ки онро бар ќиёси вожаи «чинї» наскї ном додан мумкин аст. (С.Ќ.). 158 H 1 h hk d D c2 p F t hd k мешаваду њангоми бо DA танњо SD доѓи сурхkλпайдо девор шишаи нилобї m 0 D пўшидан AC BC– танњо доѓи нилобї ва ѓ. Аз ин љо Нйутон хулоса гирифт, ки сабабгори пайдоиши m0c 2 kλD рангњо на маншур аст,2 чунонки hk Маншур рўшноиро таѓйир E mcнамедињад, H мепиндоштанд. тоx ондам , d 2 балки l x онро h ба љузъњои таркибї људо мекунад (ниг. вараќаи ранга, 1 2 c расми 1). λD lH Рўшноии сафед мураккаб аст. Аз ин рўшної дастањои гуно h h h . k 1 k x E гунранг дар H hњосил кардан мумкин аст ва dэњсосоти ранги m сафедро 2 чашми мо танњо таъсири якљояи онњо ба вуљуд меоварад. Дар c sin α агар бо ёрии маншури воќеъ дигаре, ки нисбат ба маншури якум d h n 2 λ њама дастањои 5,6 10 5спектр cм E0 m0 cљамъ 180° (тайф)-ро биёsin βгардонда шудааст, D рем, мебинем, ки боз рўшноии сафед њосил мешавад (ниг. вараќаи sin α Вале агар мо ягон ќисми тайф, чунончи,m0сабзашро ранга, d β рас.II). 0, 727. sin m , k 4 n ќисми боќимондаашро људо кунему аз маншури дигар гузаронем, 2 λ 1 2 ранги он дигар AB Htgα htgβтаѓйир намепазирад. 7 c L Н= h =30 м. l d 2 d1 5 10 ки Нйутон аз таљрибаи худ гирифт, Хулосаи муњими дигаре, H «Оптика» tgβ дар ном рисолаи ў ба ин ранг омадааст: m «Шуоъњои 0 p d sin kλдараљаи шикасташавандагии гуногунранги рўшної аз рўйи худ h tgα 2 фарќ мекунанд» (барои онњо шиша ќобилияти шуоъшиканандагии 1 2 c 2шуоъњои бунафш мешикананду tgβ sinдорад). β гуногун Сахттар аз њама аз l l0 1 2 n њама вобастагии дараљаи шикасти c tgα камтар sin α – шуоъњои сурх. Нйутон pин дар рўшноиро ба ранги он dispersion номидааст1, ки F забони 1 русї шудааст. t H ба шакли дисперсия пазируфта τ τ0 n, рафти рўшної дар модда 2 h Ќобилияти шуоъшиканї ба суръати m0c 2 2 х вобаста мебошад (ниг. §41). мутлаќи шуоъшиканї 1 Ќобилияти 2 E mc c c n аст. Шуоъи сурх аз он сабаб кам мешиканад, ки нури сурх 2 1 2 c 2 1 дорад; ва шуои бунафш аз он садар модда суръати зиёдтарин λ 1 баб ки рўшноии бо суръати d сахт 1 2k мешиканад, 1 2 бунафш дар модда E0 m0c 2 2 мешавад. Мањз c њамин аст, ки маншур камтарин пањн рўшноии сафедро таљзия (љузъ-љузъ) мекунад. Дар љойи холї (хало, вакуум) суръати шуоъњои гуногунранг њамон як ќимат дорад. Агар чунин намебуд, он гоњ, масалан, њамон радифи Муштарї – Ио (он ки Рёмер мушоњида карда буд – ниг. §39) дар лањзаи аз паси сайёра баромадан сурх метофт. Аммо воќеият на чунин аст. Баъдњо вобастагии ранг ба мушаххасоти физикии мављи рўшної – ба басомади ларзиш ё дарозии мављ тањќиќ шуд. Дар заминаи ин гуна тадќиќот дисперсияро таърифи амиќтар додан 1. dispersion (аз калимаи лотинии dispersio – мепароканам). 159 p Fma vkn r0 hvk M Z X 1 1 H 4 2 He M Z X 0 1 e мумкин аст (назар ба он ки Нйутон додааст). Дисперсия гуфта вобастагии ќобилияти шуоъшиканиро ба басомади ларзиш (ё ба дарозии мављ) мефањманд. Мураккаб будани рўшноии сафедро дар мадди назар оварда, гуногунии њайратангези рангњои табиатро шарњ додан осон аст. Ин ё он чиз, масалан, вараќи коѓаз агар њама рангњои ба рўйи он занандаро инъикос кунад, сафед менамояд. Агар рўйи њамон вараќи коѓазро як ќабати тунуки ранги сурх давонем, мо бо ин кор рўшноии соњиби ранги нав ба вуљуд намеорем, лекин як ќисми рўшноии аз сатњи коѓаз инъикосшавандаро нигоњ дошта метавонем: дар ин таљриба танњо шуоъи сурх инъикос мешавад (шуоъњои дигарро пардаи ранг фурў мебарад). Алаф ва барги дарахт дар назари мо аз он сабаб сабз метобанд, ки аз њама шуоъњои ба рўйи онњо афтидаи Офтоб танњо шуоъњои сабзро инъикос мекунанд ва њама шуоъњои дигарро фурў мебаранд. Агар ба алаф аз тариќи шишаи сурх, ки танњо шуоъњои сурхро мегузаронад, назар андозем, алаф ќариб сиёњ менамояд. * * * Падидаи дисперсия (ки кошифаш Нйутон мебошад) нахустин ќадам буд дар роњи дарки табиати рангњо. Ва моњияти амиќи дис­ персияро танњо он гоњ фањмидан муяссар гардид, ки вобастагии ранг ба басомад (ё дарозии мављ)-и рўшної дарк шуд. рўйи коѓаз бањои «аъло» бо ранги сурх навишта шудаасту ? 1. Дар бањои «хуб» – бо ранги сабз. Ва ду шиша дорем – яке сурху ди- гаре – сабз. Аз тариќи кадом шиша мебояд ба коѓаз нигарист, ки танњо бањои «аъло» намояд? 2. Чаро танњо дастаи ба ќадри кофї борики рўшної баъди аз маншур (призма) гузаштан тайф (спектр) медињаду (яъне ба рангњо људо мешаваду) дар сурати истифода шудани дастаи васеъ танњо канорњои даста ранга менамоянд? 3. Дисперсияи рўшної чист? § 44. Интерференс (тадохул)-и мављњои механикї Мо тарзњои чен кардани суръати рўшноиро муоина кардем ва фањмидем, ки рўшної дар ин ё он муњит назар ба вакуум (хало) бо суръати пасттар густариш меёбад. Ин дурустии ќоидаи бун­ 160 лодї (принсип)-и Њйуйгенсро, ки падидањои инъикос ва шикасти рўшноиро ба хубї шарњ додааст, тасдиќ мекунад. Аммо барои исботи он ки рўшної њангоми густариш ёфтан чун мављ рафтор мекунад, далелњои љиддї, бурњони ќотеъ овардан зарур аст. Њар гуна њаракати мављиро падидањои интерференс (яъне тадохул) ва дифраксия (яъне парош) хос њастанд. Ба сифати далел дар таљриба нишон додан мебояд, ки падидањои мазкур хоси мављ­њои рўшної низ њастанд. Интерференс падидаи мураккабест. Барои хубтар дарк шу­ дани моњияти он, биёед, аввал интерференси мављњои меха­никиро муоина кунем. Замшуди мављњо. Басе мешавад, ки дар як ваќт дар муњит чанд мављ пањн мегардад. Чунончи, њангоми дар хона суњбат доштани чанд одам мављњои садои онњо рўйи њам меоянд, садоњо зам мешаванд. Дар ин њол чї падида рўй дода ме­та­вонад? Инро равшантар аз њама мушоњидаи мављњои сатњи об нишон медињад. Агар ба рўйи об якбора ду санг партофта, ду њалќамављ ба вуљуд биёрем, мебинем, ки њар як мављ аз тариќи мављи дигар мегузарад ва тавре рафтор мекунад, ки гўё он мављи дигар тамоман вуљуд надошта бошад. Айнан њамин тавр адади зиёди мављњои садо низ дар як ваќт дар њаво бе халали якдигар пањн гардида метавонанд. Овози чандин сарояндаи њамон як даста ва садои миќдори зиёди асбобњои мусиќї дар њаво мављњои гуногун ба вуљуд меоваранд, аммо њамаи онњо то ба гўш бе њеч гуна таѓйирот мерасанд ва гўши солим онњоро аз якдигар фарќ карда метавонад. Акнун биёед амиќтар бинем, ки дар љойи љамъ омадани мављњо чї мешавад. Мављњоеро, ки дар натиљаи ба сатњи об партофтани ду санг пайдо мешаванд, мушоњида карда, мебинем, ки баъзе ќитъањои сатњи об ором мемонанду дар баъзе ќитъа­њои об ба изтироби сахт (ба ѓалаён) меоянд. Агар дар њамон як љо теѓаи як мављ ё худ нўки як мављ бо нўки мављи дигар дучор ояд, изтироби об сахт мешавад, вале агар нўки як мављ бо хами мављи дигар ба њам оянд, об изтироб намекунад. Ва умуман, дар њар як нуќтаи муњит лаппишњои зодаи ду мављ љамъ мешаванд. Љунбиши натиљавии њар як зарраи муњит (об) аз љамъи алљабрї (алгебравї)-и љунбишњое иборат хоњад буд, ки 161 Рас.118. Рас.119. онњо њангоми пањн гаштани танњо як мављ (яъне дар набудани мављи дигар) рўй медоданд. Интерференс. Падидаи дар фазо љамъ шудани ду (ё чанд) мављро, ки дар натиљаи он таќсимоти (замонан) доимии домана ё худ амплитуди лаппишњои натиљавї ба вуљуд меояд, интенференс (яъне тадохул) номидаанд.1 Акнун бинем, ки интерференс дар чї гуна шароит ба вуљуд меояд. Барои ин зам шудани мављњои сатњи обро муфассалтар муойина мекунем. Таѓорае мегирем пуроб. Барои дар рўйи оби он њосил кар­ дани ду њалќамављ ду саќоро дар шохањои њамон як мила тавре мањкам мекунем, ки дар рас.118 омадааст. Сипас миларо бо як низоми муайян љунбиш медињем. Лаппишњои ба вуљуд овар­даи ду мављ (аз манбаъњои О1 ва О2-и рас.119) дар ин ё он нуќтаи М зам шуда метавонанд. Домана (амплитуд)-и љунбишњое, ки онњоро дар нуќтаи М њарду манбаъ ба вуљуд меоварад, умуман гўем, фарќ доранд, зеро роњњои паймудаи мављњо d1 ва d2 гуногунанд. Вале агар масофаи байни манбаъњо l назар ба d1 ва d2 хеле кўтоњ (l<<d1 ва l<<d2) бошад, њарду домана амалан якхела хоњанд буд. Натиљаи љамъи мављњо дар нуќтаи М ба фарќи фазњои онњо вобаста аст. Мављњо пас аз паймудани масофањои d1 ва d2, чунон ки мегўянд, фарќи роњњои d2–d1=∆d-ро соњиб мешаванд. Агар фарќи роњњо ба як дарозии мављ баробар бошад, мављи дуюм аз мављи якум расо як давр аќиб мемонад (мављ мањз дар як давр масофаи баробар ба як дарозии мављ λ-ро мепаймояд). Пас, дар ин маврид нўкњои њарду мављ ба нуќтаи М дар як ваќт мерасанд. 1. Интерференс (interference) – истилоњи лотинитаборе, ки аз љузъњои inter – мутаќобилан, байни худ ва ferio – зарбат мезанам, мањв месозам таркиб ёфтааст. Онро дар забони форсии тољикї тадохул гуфтан раво аст. 162 Рас.120. Шарти пайдоиши максимумњои равшанї. Дар рас. 120 мавриди бо мурури замон таѓйир ёфтани љунбишњои х1 ва х2, ки онњоро ду мављ дар сурати ∆d=λ шудан ба вуљуд меова­ранд, тасвир ёфтааст. Фарќи фазњои љунбишњо баробари сифр (ё худ баробари 2π) аст, зеро даври синус 2π мебошад. Дар натиљаи зам шудани ин љунбишњо љунбиши натиљавї доманаи дучанди х (ё худ баробари 2х) хоњад дошт. Љунбиши натиљавї дар расм бо хатти канда-канда тасвир шудааст. Худи њамин манзара (ва дар њамин шакл) он гоњ њам њосил мешавад, ки дар порчаи ∆d на як, балки њар гуна адади томи дарозињои мављ љой гирифта тавонад. Доманаи лаппишњои муњит дар ин ё он нуќта он гоњ зиёди зиёд меояд (ё чї хеле ки мегўянд, максимум мегирад), ки фарќи роњњои њарду мављи дар он нуќта лаппишангезанда ба адади томи дарозињои мављ баробар бошад: ∆d = kλ, (5.10) ки ин љо мувофиќи таъриф k = 0, 1, 2, … аст. (Ин таъриф ва фор­мула танњо ба шарте дурустанд, ки лаппишњои зодаи њарду ман­баъ њамфаз бошанд). Шарти пайдоиши минимумњои равшанї. Акнун биёед бинем, ки дар сурати дар порчаи ∆d љой гирифтани ним дарозии мављ чї падида мушоњида мешавад. Равшан аст, ки дар ин маврид мављи дуюм аз мављи якум ба ќадри ним давр аќиб мемонад. Фарќи фазњо баробари π мешавад, яъне мављњо фази муќобил хоњанд дошт. Дар натиљаи љамъ шудани ин лаппишњо доманаи натиљавї баробари сифр мешавад ва дар нуќтаи мушоњида њељ гуна лаппиш ба вуљуд намеояд (рас.121). Дар сурати ба њар гуна 163 λ sin β D 5,6 10 cм E0 sin α d 0, 727. k 4 n λ AB Htgα htgβ 7 β sin m 5 10 H tgβ h tgα d sin kλ tgβ sin β Рас.121. n tgα sin α l l0 1 p 2 c2 p t адади тоќи нимдарозињои мављ баробар омадани фосилаи ∆d низ 1 H айнан њамин манзара мушоњида мешавад. τ τ0 n, 2 Доманаи лаппишњоиh муњит дар ин ё он нуќта он гоњ ками 1 ки кам хоњад буд (ё чунонки мегўянд, минимум мегирад), фарќи c c2 роњ­њои њарду мављи дар nон нуќта лаппишангезанда ба адади тоќи бошад: нимдарозињои мављ баробар 1 E 2 λ d 2 k 1 1 12 (5.11) . 2 c λ Агар ќимати фарќи роњњо d2–d1Uдар байни λ ва бихобад, 2 n 1 E0 доманаи лаппиши натиљавї ќимате U мегирад, ки он ба байни до7 2 8 10 манаи дучанда ва сифрλ cрост меоC яд.n1Вале муњимтар аз њама ин аст, 8 њама 107 ки доманаи лаппишњоλ бдар U1 нуќтањо бо мурури замон λсобит C мемонад. Дар λn . об (бетаѓйир) сатњи n2 n n таќсимоти U 2 муайян, таќсимоти замонан доимии доманањои лаппишњо λn λ n2 1 меояд, 2 h . баnвуљуд ки манзараи ин­ 2 2 n n терференси (яъне манзараи 2 nмављњо 1 тадохули мављњо) ном гирифтааст.5 n2 λ c 5,5 10 Дар n рас.122 n2 сурати фотографии яке аз nин гуна манзарањо тасвир 1 Рас.122. λ ёфтааст, ки онро ду hњалќамављ c . sin α сиёњ) 1 вуљуд овардааст. 4nn (мављ­њои зодаи ду манбаъ – нуќтањои ба 2 Ќитъа­њои сафеди ќисми мобайни расм максимумњои замшуди sin β 1 n 2 d1 kλ лаппишњо њастанду ќитъањои тира минимумњои онdзамшудро нишон медињанд. 1 sinБарои α 0 ба вуљуд овардани d Мављњои љўрфаз (коњерентї). n d 22 D 2ман­ (hk ) 2 , зараи пойдори интерференси ду мављ зарур аст, ки басомади мављњои 2 L фазњои лаппишњои онњо њосилкардаи њарду манбаъ якхела tgα ва фарќи d доимї бошанд. H d 2 D 2 (h )2 . 1 164 k 2 l tgα h d 22 d12 2hk d L l H h (d1 d 2 )(d 2 d1 ) 2 Манбаъњоеро, ки ин шартњоро ќонеъ мегардонанд, манбаъ­њои љўрфаз ва мављњои њосилкардаи онњоро мављњои љўрфаз меноманд1. Манзараи интерференсии пойдор дар мавриди зам шудани мављњои мањз љўрфаз ба вуљуд меояд. Аммо агар фарќи фазњои лаппиши манбаъњо бо мурури замон собит (бетаѓйир) намонад, дар њар нуќтаи муњит фарќи фазњои лап­пишњои ангехтаи ин ду мављ таѓйир меёбад ва он гоњ доманаи лаппишњои натиљавї бо мурури замон таѓйир мепазирад. Дар натиља максимумњову минимумњо (дар фазо) мељунбанд ва манзараи интерференсионї халалдор мешавад. Таќсимоти энергия дар падидаи интерференси мављњо. Мављ­њо њомили энергия мебошанд. Пас, њангоми якдигарро хомў­шондани мављњо ин энергия куљо мешавад? Шояд ин энергия ба шаклњои дигар табдил ёбад ва дар мунимумњои манзараи интерференсионї гармо хориљ гардад? Не, на чунин аст. Дар ин ё он нуќтаи манзараи интерференс вуљуд доштани минимум онро ифода мекунад, ки ба ин нуќта энергия њаргиз ворид намегардад. Дар натиљаи интерференс энергия дар фазо ба тарзи нав таќсим мешавад. Ин энергия ба сари њама заррањои муњит на ба тарзи баробар таќсим мешавад, балки дар соњањои максимумњо чамъ меояд (ба сабаби он ки ба соњањои минимумњо ворид намегардад). * * * Падид омадани манзараи интерференс далел аст, ки дар ин маврид мо бо падидаи соф мављї сарукор дорем. Мављњо њам­дигарро мањв карда метавонанд, њол он ки заррањои бо якдигар бархўранда њељ гоњ њамдигарро нест намекунанд. Танњо мављ­њои љўрфаз, яъне мављњои њамоњангона таѓйирёбанда манзараи интерференс ба вуљуд оварда метавонанд. 1. Мављњои љўрфаз (коњерентї) чї гуна мављанд? Чї гуна рўйдодро интерференси мављњо (ё худ тадохули мављњо) ? 2. меноманд? 1. Бо вуљуде ки калимаи «коњерентї» (аз лотинии cohaereus) мазмуни «алоќа­ манд», «вобаста», «њамбаста» дорад ва онро ба тољикї бо калимањои њамфаз, њамоњанг, њамсоз, њамсон, њамсимо, њамгар, њамдус, мувофиќ ва ѓ. ифода кардан мумкин аст, мо бар инем, ки ин гуна манбаъњоро манбаъњои љўрфаз ва мављњои зодаи онњоро мављњои љўрфаз гўем. (С.Ќ.). 165 3. Шартњои пайдоиши максимумњову минимумњои манзараи интерференсро баён кунед. §45. Интерференс (тадохул)-и рўшної Агар рўшної аз сели мављњо иборат бошад, пас падидаи интер­ ференс шудани мављњои рўшної бояд имконпазир бошад. Аммо ба вуљуд овардани манзараи интерференс (яъне такрори пайдарпайи максимумњову минимумњои равшанї) ба воситаи ду манбаи бо якдигар ноалоќаманди рўшної, чунончи ба василаи ду чароѓи элек­ трикї имконпазир нест, зеро даргирондани чароѓи дуюм равшании сатњро зиёд кунад њам, дар офариниши максимумњову минимумњо «њисса гузошта» наметавонад. Биёед бубинем, ки сабаби ин дар чист ва интерференси рўшноиро дар чї гуна шароит мушоњида кардан муяссар мегардад. Шарти љўрфаз (коњерентї) будани мављњои рўшної. Сабаби он, ки ду чароѓи электрикї манзараи интерференсро ба вуљуд оварда наметавонанд, ин аст, ки мављњои рўшноии афкандаи манбаъњои гуногун бо якдигар љўр нестанд; њол он ки барои ба вуљуд овардани манзараи устувори интерференс мављњои њамљўрро истифода кардан зарур аст. Ин гуна мављњо бояд дарозињои якхела дошта бошанд ва фарќи фазњошон дар њар нуќтаи фазо собит (доимї) бошад. Хотиррасон бод, ки мо ин гуна мављњои њамљўр, яъне мављњои дарозињошон якхела ва фарќи фазњошон собитро мављњои љўрфаз (коњерентї) номида будем. Мављњои афкандаи ду манбаъро аз љињати дарозї бо якдигар ќариб айнан баробар кардан душвор нест. Барои ин кофист, ки нурполо (нурбез, полароид)-њои хуберо истифода кунем, ки аз худ танњо рўшноии фосилаи бисёр танги дарозињои мављро гуза­ ронанд. Аммо агар њарду манбаъ бо њам ноалоќаманд бошанд, фарќи фазњои онњоро собит нигоњ доштан муяссар намегардад. Атомњои манбаъ новобаста ба якдигар нур меаф­кананд ва он нур шадда-шаддаи синусишакл аст бо дарозињои ќариб якметрї. Ва ана њамин гуна шаддањои хориљкардаи ду манбаи мисолкардаи мо рўйињам омада, зам мешавад. Дар натиља дар њар нуќтаи фазо бо мурури замон, вобаста ба он ки дар ин ё он лањзаи ваќт шаддањои мављњо то чї андоза њамфаз њастанд (яъне фазњошон нисбат ба якдигар чї дараља ѓељида ё ноѓељидаанд), доманаи лап­ 166 пишњо ба таври бетар­тибона таѓйир меёбад. Мављњои афкандаи манбаъњои гуногуни рўшної аз он сабаб нољўрфаз њастанд, ки фарќи фаз­њои онњо бо мурури замон собит намемонад1 ва дар фазо њељ гуна манзараи пойдоре бо таќсимоти муайяни максимумњову минимумњои равшанї ба вуљуд намеояд. Интерференси рўшної дар пардањои тунук. Бо вуљуди ин интерференси рўшноиро мушоњида кардан илољ дорад. Таъаљ­љубангез аст, ки интерференс дербоз мушоњида шудааст, вале касе ба ин таваљљуњ накардааст. Шумо њам, ваќте ки дар овони кўдакї аз кафки собун пуфак месохтед ё мављ задани рангњои мухталифи офаридаи пардаи карасин ё нафти рўйи обро мушоњида мекардед, манзараи интерференсро борњо дидаед. «Пуфаки собунї дар њаво парвоз карда, бо њама тобишњои ран­ гии хоси ашёи атроф медурахшад. Пуфаки собунї шояд, маф­тун­ку­ нан­датарин ва латифтарин муъљизаи табиат бошад» (Марк Твен). Мањз интерференси рўшної сабаби мафтункунандагии пуфаки собунист. Олими инглис Томас Йунг на­хус­тин касе буд, ки ба ин фик­ри рангин омад: рангњои пар­дањои тунук (рас.123) дар нати­љаи зам шудани мављњои 1 ва 2, ки яке (1) аз сатњи берунї ва ди­гаре – аз сатњи дарунии парда инъикос мегарданд, ба вуљуд ме­оянд2. Дар ин маврид интер­ференси мављњо, яъне зам шудани ду мавље рўй медињад, ки дар натиљаи он дар нуќтањои гуногуни фазо ларзиши натиљавии мављњои рўшної зўр ё суст меша­ вад. Натиљаи интерференс (зўр ё суст шудани ларзиши натиљавї) ба кунљи афтиши рўшної (ба сатњи парда), ѓафсии парда ва дарозии мављ вобаста мебошад. Рўшної он гоњ зўр мешавад, ки Рас.123. мављи шикаста (2) аз мављи ин­ 1. Ба истиснои манбаъњои квантии рўшної, ки аввали солњои 60-и асри гузашта сохта шудаанд (Ниг. §75). 2. Чашми мо гоњи ба сатњи парда назар дўхтан мављњои 1 ва 2-ро дар шабакияи худ љамъ меоварад. 167 ъикосшуда (1) ба ќадри як ё чанд дарозии мављ (ба адади томи дарозињои мављ) аќиб монад. Лекин агар мављи дуюм аз мављи якум ба ќадри ним дарозии мављ ё ба адади тоќи нимдарозињои мављ аќиб монад, рўшної суст мешавад. Мављњои аз сатњњои дарунї ва берунии парда инъикосшаванда аз он сабаб љўрфаз (коњерентї) меоянд, ки њардуи онњо љузъи њамон як дастаи рўшноианд. Ба иборати дигар, парда шаддаи мављњои афкандаи њар як атомро ду љузъ мекунаду баъд ин љузъњо љамъ омада, манзараи интерференсионї њосил ме­кунанд. Йунг инчунин фањмид, ки тафовути рангњо бо тафо­вути дарозї (ё басомад)-и мављњои рўшної алоќаманд аст. Дастањои рўшноии гуногунранг дарозии мављи гуногун доранд. Барои он ки ду мављи гуногундарозии рўшної (кунљњои аф­тиши њарду мављњоро якхела мегирем) дар натиљаи љамъ шудан якдигарро таќвият дињанд, зарур аст, ки ѓафсии парда гуногун бошад. Бинобар ин, агар њар љойи парда њар хел ѓафс бошад, дар сурати ба он задани рўшноии сафед рангњои гуногун пайдо мешавад. Њалќањои Нйутон. Манзараи содаи интерференс дар ќабати њавои байни, масалан, шишаи њамвор ва линзаи њамвор-барљастаи дар рўйи он гузошташуда ба вуљуд омада метавонад (ба шарте, ки радиуси каљии сатњи куравии он ба ќадри кофї дароз бошад). Ин гуна манзара шакли њалќањои њаммарказе дорад, ки онњо њалќањои Нйутон ном гирифтаанд. Линзаи њамвор-барљастае гиред, ки радиуси каљии сатњи куравиаш хурд бошад ва онро дар рўйи лавњачаи шишагини њамвор бигзоред. Агар шумо ба сатњи линза бодиќќат (хубаш ва воситаи пурбин) назар андозед, дар љойи расиши линзаву шиша як доѓи тор ва дар атрофи он маљмўи њалќањои рангоранг мебинед. Масофаи байни њалќањои њамсоя ба ќадри зиёд шудани радиуси онњо зуд кам мешавад (ниг. вараќаи ранга, рас. III, 1). Њаминњоанд њалќањои Нйутон. Ин њалќањоро Нйутон на танњо дар рўшноии сафед, балки њангоми бо рўшноии якранг (рўшноии монохроматї) равшан сохтани линза низ мушоњида ва тањќиќ кард. Равшан гашт, ки радиусњои њалќањои раќами тартибишон якхела дар сурати аз канори бунафши тайф (спектр) сўйи канори сурхи он омадан зиёд мешавад; њалќањои сурх радиуси зиёдтарин доранд (ниг. 168 Томас Йунг (1773–1829) – олими инглис, ки со­њи­ би истеъдоди бисёрљанба ва шавќи илмии фавќу-ло­ да буд. Йунг њам духтури машњур буду њам физикдони дорои эњсоси фавќулода, њам ситорашинос буду њам муњандис, њам филизсоз (металлург) буду њам мисршинос, њам зистшинос буду њам забондон, њам навозандаи мумтоз буду њам варзишгари болаёќат. Комёбии асосии Йунг кашфи падидаи интерференс1 ва шарњи падидаи дифраксия (дар заминаи назарияи мављии рўшної) буд. Дарозии мављи рўшноиро низ аввалин шуда Йунг чен кардааст. вараќаи ранга, рас. III, 2 ва 3). Шумо ин њалќањоро дар таљ­рибањои мустаќилона мушоњида карда метавонед. Нйутон пайдоиши њалќањоро шарњи ќобили ќабул дода ната­ вонист. Ин комёбї низ Йунгро муяссар гардид. Муњокимањои Йунг бар он асос ёфта буд, ки рўшної табиъати мављї дорад, яъне рўшної мављ аст. Биёед мавридеро бинем, ки рўш­ ноии соњиби дарозии муайяни мављ ќариб амудан ба линза (наскї)-и њамворбарљаста мезанад (рас.124). Мављи l дар натиљаи аз сатњи бар­љас­таи линза дар сарњадди ши­ ша–њаво ва мављи 2 дар натиљаи аз ши­ша дар сарњадди њаво–шиша Рас.124. инъи­кос ёфтани рўшної пайдо мешаванд. Ин мављњо љўрфаз (коњерентї) њастанд: онњо дарозии мављи якхела доранду фарќи фазњошон доимист ва ин доимият аз он љо сар мезанад, ки роњи мављи 2 назар ба мављи 1 дарозтар аст ва агар мављи 2 назар ба мављи 1 ба ќадри як ё чанд дарозии мављ аќиб монад, мављњо дар натиљаи зам шудан якдигарро зўр мекунанд (таќвият медињанд), зеро ларзишњои офаридаи онњо њамфаз меоянд. Ва баръакс, агар мављи дуюм назар ба якум ба ќадри ним дарозии мављ ё адади тоќи нимдарозињои мављ аќиб монад, фазњои 1. Истилоњи interference, ки мањз «интерференс» талаффуз мешавад, низ чакидаи ќалами Йунг аст (С.Ќ.). 169 ларзишњои ангехтаи онњо муќобили якдигар хоњад буд – дар ин маврид онњо дар натиљаи зам шудан њамдигарро барњам мезананд. Агар радиуси каљии сатњи линза R маълум бошад, бо роњи њисобукитоб ёфтан мумкин аст, ки дар чї гуна дурї аз нуќтаи расиши линза бо шишаи њамвор фарќи роњњои мављњои дарозиашон муайян (λ) њамдигарро мањв мегардонанд. Ана њамин масофањо радиусњои њалќањои тираи нйутонї мебошанд (њалќањои њавоии баробарѓафсии њавои атрофи нуќтаи расиши линзаву шишаро чун хатњои дойиравї муоина кардан мумкин аст). Радиуси њалќањоро чен карда, дарозии мављро ёфтан мумкин аст. Дарозии мављи рўшної. Аз санљиши дарозињои мављ барои ранги сурх ќимати λc= 8·10–7 м ва барои ранги бунафш ќимати λб= 8·10–7 м њосил шуд. Дарозињои мутобиќи мављњои дигарранга дар байни ин ду ќимат мехобанд. Дарозии мављњои рўшної барои њама рангњо бисёр кўтоњ аст. Тасаввуран мављи дарозиаш чандметриро он ќадр калон кунед, ки тамоми уќёнуси Атлас (Атлантик)ро аз соњилњои Аврупо то Амрико фаро бигирад. Агар дарозии мављи рўшноиро ба њамин андоза зиёд кунем, назар ба пањнои њамин сањифа танњо андаке зиёдтар мешавад. Њамин тариќ, тањќиќи интерференс на танњо соњиби хосият­њои мављї будани рўшноиро ба исбот мерасонад, балки имкон низ медињад, ки дарозии мављњо чен карда шавад. Мисли он ки ѓафсии садо ба басомади ларзишњои савтї вобаста аст, ранги рўшної низ ба басомади ларзиш (ё худ ба дарозии мављ) бастагї дорад. Берун аз мо дар табиат њељ гуна ранг вуљуд надорад, танњо мављњои гуногундарозї мављуданд дар дунёи мо. Чашм асбоби мураккаби физикиест, ки фарќияти ночизи дарозињои мављи рўшної (таќрибан 10-8 м)-ро њис мекунад. Љолиб аст, ки аксари њайвонњо рангњоро њис карда наметавонанд ва манзараи олами пурранги мо дар чашми онњо танњо сафедусиёњ менамояд. Ашхоси мубталои бемории рангкўрї (далтонизм) низ рангњои гуногунро эњсос карда наметавонанд. Дар сурати аз як муњит ба муњити дигар гузаштани рўшної дарозии мављ таѓйир мепазирад. Инро ошкор сохтан мушкил нест: фазои байни линзаву шишаро бо об ё моеъи дигари шаффо­фи ќобилияти шуоъшиканиаш n пур мекунем – он гоњ радиуси њал­ ќањои интерференсї кўтоњтар меояд. Сабаби ин дар чист? Шумо медонед, ки дар мавриди аз хало (вакуум) ба ягон муњит гузаштани рўшної суръати он n бор кам 170 мешавад. Азбаски υ=λν аст, пас, ё басомад ё дарозии мављ дар ин маврид бояд n бор кам шавад. Вале радиуси њалќањо ба дарозии мављ вобастаанд. Пас, гоњи ба муњит ворид гаштани рўшної на басомад, балки мањз дарозии мављи он n бор таѓйир меёбад. Интерференси мављњои электромагнитї. Бо ёрии генератори абарбаландбасомад (генератори АББ – ниг. §35) интерференси (радио)мављњои электромагнитиро мушоњида кардан мумкин аст. Генератор ва олати ќабули мављњоро рўбарўйи якдигар љой медињанд (рас.125). Баъд саф­ њачаи филизї (металлї)-еро дар њолати уфуќї аз поён ба онњо Рас.125. наз­дик мебаранд ва онро оњистаоњис­та боло бардошта, мебинанд, ки садо гоњ баланд мешаваду гоњ паст. Шарњ ин аст. Ќисме аз мављи афкандаи карнайи генератор бе­восита ба карнайи ќабул меза­наду ќисми дигараш аз сафњачаи филизї инъикос гашта, баъд ба карнайи ќабул мерасад. Мо мав­ќеи сафњачаи филизиро таѓйир дода, фарќи роњњои мављњои ростакї ва инъикосшударо каму зиёд мекунем – дар натиља мављњо якдигарро ё таќвият медињанд ё мањв месозанд (вобаста ба ин, ки фарќи роњњо ба адади томи дарозињои мављ баробар мешавад ё ба адади тоќи нимдарозињои мављ). Мушоњидаи интерференси рўшної нишон медињад, ки рўшної њангоми густариш ёфтан хусусиятњои мављї зоњир мекунад. Тањќиќи интерференс ва санљишњои алоќаманди он имкон медињад, ки дарозии мављњои рўшної чен карда шавад. Ин дарозињо дар фосилаи 4·10–7÷8·10–7 м мехобанд. 1. Мављњои љўрфаз (коњерентї)-и рўшноиро чї тавр њосил меку- ? 2. нанд? Падидаи интерференси рўшної чї моњият дорад? 3. Тафовути рангии мављњои рўшної бо чї гуна бузургии физикии ташхисдињандаи рўшної алоќаманд аст? 4. Сангеро ба рўйи яхи шаффоф тавре мезанем, ки ях нашиканад, вале дар он кафњо ба вуљуд биёяд. Он гоњ мебинем, ки ях бо рангњои гуногун мављ мезанад. Сабаби ин дар чист? 5. Дарозии мављ дар об n бор кам мешавад (n ќобилияти шуоъшикании об нисбат ба њавост). Оё ин он гуна маънї дорад, ки ѓаввос 171 дар зери об наметавонад ашёи атрофи худро дар партави табиї бубинад? §46. Баъзе татбиќњои интерференси рўшної Татбиќњои интерференс басе муњим ва сершуморанд. Интерферометр ном асбобе мављуд аст, ки кори он бар исти­фодаи падидаи интерференс асос ёфтааст. Таъйиноти интер­ ферометрњо гуногун буда метавонад: ба дараљаи бисёр даќиќ чен кардани дарозии мављњои рўшної, чен кардани ќобилияти шуоъшиканандагии газњо ва ѓ. Мо ин љо танњо ду татбиќи интерференсро муоина мекунем. Санљиши сифати пардози сатњњо. Ба воситаи ин асбоб сифати пардози сатњи маснуотро бо дурустии то дањяки дарозии мављ ё худ 10–6 см санљидан мумкин аст. Барои ин дар байни сатњи намунаи санљиданї ва сатњи лавњачаи хубсайќалдидаи эталонї як ќабати фонашакли тунуки њаво ба вуљуд овардан мебояд. Он гоњ ноњамворињои сатњ (то 10–6 см) боиси каљ омадани тасмањои интерференсие мегарданд, ки онњо дар натиљаи аз сатњи намунаи санљиданї ва рўяи поёнии лавњачаи эталонї инъикос ёфтани рўшної пайдо мешаванд. Танвири асбобњои оптикї. Обйективњои олатњои суратги­ риву аксандозњо (проекторњо), перископњои киштињои зериобї ва асбобњои дигари оптикї адади зиёди шишањои оптикї – линза, маншур ё худ призма ва ѓ. доранд. Дар ин гуна асбобњо рўшної аз чандин сатњ инъикос мешавад. Адади сатњњои нуринъикоскунанда дар дастгоњи суратгирии замони њозира ба 10, дар перископњои киштии зериобї то ба 40 мерасад. Дар сурати амудан ба сатњи оптикї задани рўшної аз 5 то 9%-и энергияи он инъикос мешавад. Бинобар ин аз тамоми рўшноии ба асбоб воридшаванда на бештар аз 10-20 дарсадаш то ба љойи мушоњида мерасад – дар натиља равшании тасвир кам мешавад ва сифати он паст меояд. Як ќисми дастаи рўшної бо вуљуди инъикоси чандинкарата (аз сатњњои дарунии асбоб) то ба љойи мушоњида мерасад, вале ба иллати пароканишњои зиёд дар созидани тасвири возењ иштирок намекунад. Њамин аст, масалан, ки дар тасвирњои фотографї бурќаъ (вуал) пайдо мешавад. Барои бартараф сохтани ин асари номатлуби инъикоси рўш­ ної (аз сатњњои оптикї) њиссаи инъикосшавандаи энергияи рўш­ 172 ноиро кам кардан мебояд. Он гоњ тас­вир равшантар, нуронитар меояд, мунаввартар мешавад. Истилоњи танвир аз њамин љост ва маънии «равшан кардан», «нуронї кардан» дорад. Танвири олатњои оптикї бар па­ ди­даи интерференс асос ёфтааст. Сат­ њи шишаи оптикї, масалан, линзаро пардаи тунуке медавонанд, ки ќоби­ лияти шуоъшикании он nn назар ба Рас.126. λ ќо­билияти шуоъшикании шиша nш U1 кам бошад. осонї мавриди амудан ба сатњи парда12 задани 2 n Барои c рўшноиро муоина мекунем U2 λ (рас.126). 7 λ 8 10 U 1 c c Фарќи 1 ва 2, 2ки cаз сатњњои болої ва поёнии парда C n 1 роњњои c c 2 2 аст. инъикосnU ба ѓафсии дучандаи парда 2h баробар 7 c 1шудаанд, c λ 8 10 7 2 U1 дар парда λλnc назар б8 10ба хало n бор кам аст: c 1 2 c Дарозии мављ c C 2 c c λ n1 7 c c C λ 8 10 λ . б n 1 υ n2U1 n m 2F n c t λ C ки мављњоиλ1n ва 2.λякдигарро Барои суст кунанд,υфарќи λ n2 он n F n n 2 h . m 1 2 n p шавад: роњњои онњо парда баробар n U 2 бояд ба ним дарозии 2мављ2дар nn t F 2 n1 λ λ n t 1 n2 2 h . 5 p (5.12). n n2 λ c 2 5,52n10 pFmυ n n2 n1 n2 t њамчени n1 Агар доманаи мављњои инъикосшуда њамчен ё ќариб λ 5 υ n якдигар бошанд, рўшної λкомилан мешавад. Барои 5,5 c10хомўш . c h p mυ ба ин n sin2 α n2 m0 1 4nn муваффаќnшудан2ќобилияти шуоъшикании пардаро ќимати m матлуб 1 υ λ кардан) мебояд, зеро шиддати 2 додан (яъне интихоб sin β онро n 1 дуруст h d c .d kλ 2 2 рўшноии инъикосгашта ба нисбати m01шиsin α 2 1 4nn 1 зарибњо (коэфисентњо)-и c m касти њарду муњити 2 sinsin β α 01 1 n њам­сарњад вобаста мебошад. d 2 сафед мезанад. d 2 муќаррарї Ба линза дар n шароити d 22d1 Dk2λ (hрўшноии ) , 1 2 c 2 k 1 вобаста Ифодаи (5.12)1нишон медињад, ки ѓафсии матлуби пардаро 2 c2 L sin α ба дарозии зарур меояд. Аз ин рў мављњои d 0 мављ интихоб кардан 2 2 2 tgα n d 2D 2(hk хомўшонидан ) d, 2 2 инъикосгаштаи H дорои њама2 басомадњоро d1 D (hk2 )2 . 1 имконпа 2 c12 сурати зир нест. Ѓафсии пардаро тавре интихоб мекунанд, ки дар 0,999 999 999 L 2 l tgα c d амудан tgα ба сатњи пардапўш 2задани пурра ба H d1 d22D2d12рўшної (hk2hk d )2хомўшшуди . 2 сабз h соњаи миёнаи дарозињои мављи тайф(спектр), яъне ба1ранги 2 2 0,999 999 99944 m 0 l рост ояд. Ѓафсии матлуби парда ба чањорякиp cдарозии λn≈5,5·10–5 см 2 2 tgα L l 2 d 22)( 2hk d . hkdd2 d1 ) мављ (дар парда) баробарdаст: 1 1 2 (dd h 1 m0 173c 2 H h p L l 2 hkdd1 ) (d1 d d2d)(d2 2hk d . L 2 1 1 p H Н=h h =30 м. D Fc 2 l t hd hk dk L d 2 d1 pm λ k DA SD h Н= =30 м. D U2 n 1 n2 2 n1 2 h n n2 n2 n1 λ c 5,5 10 5 h n . 2 2nn λc . 4nn p F t p mυ υ m0 sin α 2 1 m sin β рўшноии n Инъикоси мутобиќ ба ќитъањои канории тайф 2 1 d 2 d1 kλ 1 2 (спектр), яъне сурх ва бунафш хеле кам суст мешавад. Њамин c 1 танвиршуда дар рўшноии инъикосшуда ранги аст, ки обйективи sin α 0 d 2 бунафши равшан суратгиракњои содатаn мегирад. Дар d 22 замони D 2 (hмо ) , 2 k 1 2 доранд. рин ва арзонтарин њам шишањои танвиршуда c2 L tgα d 2 *d12 * H D* (hk )2 . 2 2 1 энер­ 0,999 999 Мањви рўшної бо рўшної он гуна маънї надорад, ки гўё l c2 2 2 tgα гияи рўшної ба навъњои дигари меёбад. Дар ин ё d 2 энергия d1 2hтабдил kd h якдигарро мањв он ќитъаи фазо кардани мављњо он гуна маънї m0 p наме­ дорад, киL рўшної ба он соњаи фазо њељ гуна энергия ворид l ( d d )( d d ) 2 h d . 2 1 2 2 1 k гардонад. «Хомўш» будани мављњои инъикосшуда дар наздикињои 1 H h 2 сатњи обйективи танвиршуда он гуна маънї дорад, ки рўшної азc тариќи обйектив мегузарад. d d hk d L 2 1 p Н= h =30 м. D F l t §47. Дифраксияи мављњои механикї hd kλ k DA SD m0 D Мављ гоњи густариш ёфтан дар аксари мавридњо бо монеањое AC BC дучор меояд, ки андозањои онњо назар ба дарозии мављ начандон m0c 2 kλD 2 зиёд аст. xРафтори мављ асосан ба таносуби байни дарозии мављ hk E mc H , бастагї дорад. d 2 ва андозаи монеа lx h 1 2 c λD Мављ монеаро давр задаметавонад. Дар сурати хурд бу­дани lH h h h . k 1 k x монеа мављњо канорњои онро андозањои давр dзада, дар паси монеа E H h m худро боз ба њам меоянд. Чунончи, мављи бањр санги сари роњи c2 sin αназар ба дарозии мављ дар сурати хурд (ё ба он наздик) будани d h n 2 λ андозањои 5,6 санг 10 5 cм озодонаEдавр sin β 0 mме0c D занад. Мављ дар паси санг тавре sin α m0 пањн санг умуd мешавад, ки гўё он m β 0, 727. sin , 4 надошта бошад (сангњои k манвуљуд n 2 λ 1 2 хурди рас.127). Айнан њамин тавр AB Htgα htgβ 7 c 174 мавље, 5 10 ки дар натиљаи ба њавз пар- H tgβ h tgα тофтани санг пайдо мешавад, чўби m0 p давр d sin kазλ об берунро озодона нўгаш tgβ Рас.127. sin β n tgα sin α l l0 1 H n, h τ τ0 c зада метавонад. Танњо монеаи1ан 2 2 дозаашназар ба дарозии мављ зиёдc p F t c2 1 1 2 2 2 E mc 2 m0c 2 (санги калони рас.127) дар паси худ «соя» меафканад: мављ дар ин маврид ба соњаи аќиби санг гузашта наме­тавонад. Мављњои садо низ хусусияти мо­неаро давр задан доранд. Шумо садои мошини нонамоёнро шунида метавонед. Дар љангал шумо барои гум накардани рафиќони дар паси дарахтњо нонамоёни худ онњоро фарёд мекунед (овоз медињед). Мављњои садо бар хилофи мављњои рўшної дарахтњоро озо­дона давр зада овози шуморо то гўши љурањотон мерасонанд. Падидаи аз рафти ростхатта майл хўрдани мављњо (дар сура­ти аз канори монеаи сари роњи худ гузаштани онњо)-ро диф­раксия ном додаанд (аз калимаи лотинии difractus – шикаста). Дифраксия њам мисли интерференс њама рўйдодњои мављиро хос аст. Њангоми рўй додани дифраксия сатњи мављї дар канори садд (монеаи сари роњи рафти мављ) каљ меояд. Дифраксия хусусан дар мавридњое равшан зоњир мегардад, ки андозаи садд назар ба дарозии мављ хурд ё бо он ќобили муќоиса бошад. Падидаи дифраксияи мављњоро дар мавриди дар сатњи об пањн шудани онњо мушоњида кардан осон аст. Барои ин дар сари роњи мављњо садди роѓдоре мегузорем, ки роѓаш назар ба дарозии мављ хурд бошад (рас.128). Он гоњ ба хубї аён мегар­дад, ки дар соњаи паси садд мављи доиравие пањн мешавад, гўё ин ки дар роѓи садд љисми ларзон, яъне манбаи мављњо воќеъ гардида бошад. Ќоидаи Њйуйгенс низ мањз њаминро таќозо мекард (ниг. §41). Манбаъњои сонавї (дуюмї) дар роѓи танг ба якдигар чунон наздик љой мегиранд, ки онњоро чун як манбаи нуќтагї пиндоштан мумкин аст. Агар пањноии роѓ назар ба дарозии мављ зиёд бошад, ман­за­раи дар паси садд пањн гаштани мављ ба куллї таѓйир ме­ёбад (рас.129). Мављ аз роѓи садд ќариб бе таѓйири шакли худ ме­гузарад: танњо канорњои сатњи мављї андак каљ меоянд (са­ба­би ќисман ба фазои паси садд гузаштани мављ низ дар њамин аст). * * * Рас.128. Рас.129. 175 Ќоидаи бунлодии Њйуйгенс дарки падидаи дифраксияро осон мегардонад. Мављњои сонавии афкандаи ин ё он ќитъаи муњит метавонад, ки канори садди сари роњи худро давр зада, ба соњаи паси он бигзаранд. ин банд зикр наёфтаанд. ? 2. Дифраксияи мављњо дар чї гуна шароит равшантар зоњир ме- 1. Аз рўйдодњои дифраксияи мављњо мисолњое биёред, ки дар матни гардад? § 48. Дифраксияи рўшної Агар рўшної падидаи1 мављитабиат бошад, пас, ѓайр аз интер­ ференс бояд падидаи дифраксияи рўшної низ рўй дињад, зеро, чунонки болотар зикр кардем, дифраксия (яъне аз канори монеа ё садд давр зада гузаштани мављњо) њама рўйдодњои мављиро хос аст. Аммо мушоњида кардани дифраксияи рўшної осон нест. Гап дар он аст, ки мављњо аз рафти ростхаттаи худ ба дараљаи намоён танњо дар сурати бо дарозии мављ ќобили муќоиса будани андо­зањои садди роњашон майл мехўранд; вале мављњои рўшної баѓоят кўтоњанд. Пас, онњо чї тавр дифраксия дода метавонанд ва агар тавонанд, онро чї тавр мушоњида кардан мебояд? Дастаи борики рўшноиро ба сўрохи танге равона карда, дидан мумкин аст, ки ќонуни рафти ростхаттаи рўшної вайрон шуда метавонад. Андозаи доѓи равшан дар муќобили сўрох назар ба худи андозаи сўрох калонтар меояд, ки ин хилофи ќонуни рафти ростхаттаи рўшноист. Таљрибаи Йунг. Соли 1802 кошифи интерференси мављњо Т.Йунг дар роњи тањќиќи падидаи дифраксия таљрибаи клас­сикие анљом дод (рас.130). Ў ду нуќтаи аз якдигар на чандон дури В ва С-и пардаи ношаффоферо бо сўзан сўрох кард. Йунг ин сўрохињои тангро бо дастаи рўшноии борике, ки аз сўрохи танги пардаи дигар мебаромад равшан сохт. Мањз њамин нозукї, ки онро он ваќтњо фањм кардан осон набуд, таљрибаро муваффаќият бахшид. Танњо мављњои љўрфаз (мављњои коњерентї) интерференс 1. Парош – аз масдари парошидан ба маънои парешон кардан, парокандан (С.Ќ.) 176 мешаванд. Мављи куравие, ки мувофиќи ќоидаи Њйуйгенс аз сўрохи А пайдо мешавад, дар сўрохњои В ва С ларзишњои љўрфаз ба вуљуд меоварад. Дар натиљаи дифраксия аз сўрохњои В ва С дастањои махрутишакл (конусшакл)-и рўшної ба вуљуд меоянд, ки якдигарро ќисман мепўшанд. Њамчунин дар на­ти­љаи интерференс шудани ин ду мављ дар пардаи намойиш (экран) рахњои якдармиён равшану тира пайдо мешаванд. Йунг яке аз сўрохњоро мањ­кам карда, дид, ки рахњои интер­ференсї нопадид мегарданд. Мањз њамин гуна таљрибањо Йунг­ ро имкон дод, ки дарозии мављњои му­то­биќ ба шуоъњои гуногунрангро чен карда тавонад ва бояд гуфт, ки ин таљ­рибањои пешоњангонаи ў басе даќиќ буданд. Рас.130. Назарияи Френел. Тањќиќи мукаммали дифраксия бо номи О. Френел алоќаманд мебошад. Ў на танњо мавридњои гуногуни дифраксияро дар таљриба диќиќкорона тањќиќ кард, балки назарияи миќдории онро низ бунёд сохт. Ин назария имкон дод, ки манзараи дар натиљаи њар гуна саддро давр задани рўшної њосилшаванда бањодод кар­да шавад. Падидаи дар муњити якљинса ба таври ростхатта густа­риш ёфтани рўш­ноиро дар заминаи назарияи мављї низ Френел шарњи дуруст додааст. Ў ин комёбињоро дар на­тиљаи омезиш додани ќоидаи Њйу­й­генс ва ѓояи интерференси мављ­њои сонавї (дувумї) ба даст овар­дааст. Ба аќидаи Френел сатњи мављї дар њар лањзаи ваќт танњо хатти фарогир (хатти њовї)-и мављ­њои сонавї аст, балки натиљаи интер­ференси онњо низ мебошад (ва њамин аст ќоидаи бунлодии Њйуй­генс – Френел). Барои ёфтани домана (амплитуд)-и мављи дар ин ё он нуќтаи фазо пай­дошуда манбаъи рўшноиро фик­ран бо сатњи сарбас­ те ињота кардан мебояд. Он гоњ интер­фе­ренси мављњое, ки аз манбаъњои сонавии рўйи ин сатњ бар­меоянд, доманаи натиљавиро дар њар нуќтаи фазо шакл дода метавонад. 177 Френел Огйустен (1788 – 1827) – физикдони барљастаи фаронсавї, асосгузори оптикаи мављї. Ў ѓояи Њйуйгенсро дар бораи интерференси мављњои сонавї (дувумї) такмил дода, назарияи миќдории дифраксия рўшноиро ба вуљуд овард. Френел дар заминаи ин ќоида ќонунњои оптикаи геометрї, аз љумла дар муњити якљинса рафтори ростхатта доштани рўшноиро шарњи дуруст додааст. Ў дар заминаи усули ба ќитъањои алоњида таќсим кардани сатњи мављї барои њисобукитоби манзараи дифраксия усули таќрибие офаридааст. Аввалин исботи арзияти мављњои рўшної низ бо номи Френел алоќаманд аст. Ин гуна бањодод дарки онро осон мекунад, ки рўшної аз манбаи нуќтагии S (ки мављи куравї меафканад) чї тавр то ба нуќтаи ихтиёрии В (рас.131) мерасад. Амали якљояи ман­баъњои сонавии сатњи мављии куравии радиусаш R-ро муоина карда, нуктаи муњимеро дарк кардан осон аст: натиљаи интерференси мављњои сонавии афкандаи ин манбаъњо дар нуќтаи В он гуна хоњад буд, ки гўё ба ин нуќта танњо манбаъњои сонавии рўйи ќитъаи куравии хурди Рас.131. ав рўшної мефиристода бошанд. Мављњои сонавии афкандаи манбаъњои воќеъ дар рўйи ќисми боќимондаи сатњи муоинашаванда дар натиљаи интенференс њамдигарро мањв месозанд. Пас, ин падида чунон сурат мегирад, ки гўё рўшної танњо ба рафти хатти рости SB (яъне ростхатта) пањн мешуда бошад. Дар баробари ин Френел падидаи дифраксияи рўшноиро ба­ рои саддњои гуногун шарњи миќдорї дод. Соли 1818 дар маљлиси Академияи илмњои Фаронса падидаи љолибе рўй дод. Олиме таваљљуњи њозиронро ба он љалб кард, ки аз назарияи Френел далелњои мухолифи аќли солим бар­меояд. Барои андозањои муъайяни сўрох ва масофаи муайяни манбаи рўшної – сўрох то пардаи намойиш (экран) дар маркази доѓи равшан бояд доѓи тирае ба вуљуд ояд ва, њамчунин, дар маркази сояи гирдаи ношаффоф, бараъкс, бояд доѓи равшане пайдо шавад. Аммо ваќте ки таљ­рибаи дар њамон љо доиршуда ин хулосањои 178 «аќли солим»-ро бека­мукост тас­диќ кард, њайрати њози­ронро њадду канор набуд. Манзарањои дифраксионї аз саддњои гуногун. Азбаски мављи рўшної басе кўтоњ аст, пас, кунљи майли рўшної (аз самти гус­ тариши ростхатта) низ калон нахоњад буд. Бинобар ин ба­рои ба вуљуд овардани манзараи возењи дифраксия ё саддњои бисёр хурдро истифода кардан зарур аст ё ин ки масофаи байни садди роњи рўшноиву пардаи намойишро ба ќадри кофї дарозтар гирифтан мебояд. Чунончи, дар сурати таќрибан як метр будани масофаи байни садд ва пардаи намойиш андозањои садд аз садяки миллиметр набояд зиёд бошад. Вале агар масофаи байни садд ва парда чандсад метр ё чанд километр бошад, садди андозањояш чанд сантиметр ва њатто чанд метрро истифода кардан мумкин аст. Рас.132. Дар рас.132 фотосуратњои манзарањои дифраксионї барои саддњои зерин тасвир шудааст: а – сими борик, б – сўрохи гирд ва в – гирда (диск). Чунонки мебинем, дар мавриди аввал ба љойи сояи сим чанд рахи равшану тира пайдо мешавад; дар сурати дуюм дар маркази манзараи дифраксионии њосилкардаи сўрохи гирд як доѓи тирагун ба вуљуд меояду дар атрофаш – њалќањои сафеду сиёњ (ќутри сўрохро таѓйир дода, дар маркази тасвир доѓи равшан ва дар атрофаш њалќањои сиёњу сафед њосил кардан мумкин аст); дар сурати охирин дар маркази тасвири сояи гирда доѓи равшане метобад, ки дар гирдаш њалќањои тирагуни њаммарказ дорад. Њадди татбиќпазирии оптикаи геометрї. Њама назарияњои физикї рўйдодњои табииро танњо таќрибан инъикос мекунанд. Ва барои њар гуна назария њудуди муайяни татбиќпазир будан ё набудани он вуљуд дорад. Дар ин ё он маврид ќобили истифода 179 будан ё набудани ин ё он назария ба он вобаста аст, ки аввалан, ин назария чї гуна дараљаи дурустиро таъмин карда метавонад ва, сониян, њалли ин ё он масъалаи амалї чї гуна дараљаи ду­рустї мехоњад. Њадди татбиќи назарияро танњо баъди бунёд сохтани назарияи умумитаре муќаррар кардан мумкин аст, ки падидањои муоинашавандаро фаро бигирад. Њамаи ин ќоидањои умумї ба оптикаи геометрї низ таъаллуќ доранд. Ин назария назарияи таќрибист ва аз ин рў интер­фе­ренс ва дифраксияи рўшноиро шарњ дода наметавонад. На­зарияи умумитар ва айни њол дурусттар оптикаи мављист. Ќо­нуни рафти ростхаттаи рўшної ва ќонунњои дигари оптикаи геометрї танњо дар сурате ба ќадри кофї дуруст риоя ме­шаванд, ки андозањои садди роњи рўшної назар ба дарозии мављи рўшної хеле зиёд бошад. Валекин ин ќонунњо њељ гоњ ба дурустї риоя намешаванд. Амали асбобњои оптикї бо ќонунњои оптикаи геометрї ташхис дода мешавад. Аз рўйи ин ќонунњо мо љузъиёти чизи бо микроскоп (резбин) мушоњида карданиро, њар ќадаре ки онњо хурд бошанд, гўё фарќ карда метавониста бошем; њамчунин, мувофиќи ин ќонунњо ба воситаи телескоп мављ­удияти ду љузъи њамон як ќушаситораро, њар ќадаре ки масофаи кунљии байни онњо кўтоњ бошад, гўё муќаррар карда метавониста бошем. Вале дар асл чунин нест ва танњо назарияи мављии рўшної имкон медињад бифањмем, ки сабаби мањдуд будани тавони људодиди асбобњои оптикї дар чист. Тавони људодид (яъне људо-људо дидан)-и чизњои хурд бо микроскоп ё телескоп. Таби­ати мављии рўшної имкони бо микроскоп дидани љуз­ъиё­ти ин ё он чиз ва чизњои хурдро мањдуд мегардонад. Ба са­баби мављудияти дифраксия тасвири љузъиёти рез–рез возењ намеояд, зеро дастаи дар микроскоп истифодашавандаи рўш­ної (мисли њар гуна дастаи дигари рўшної) на даќиќан рост­хатта пањн мешавад, балки канори ашёро камобеш давр њам мезанад. Њамин аст, ки тасвирњо новозењ (ё худ диффузї) ме­оянд. Агар тасвирњои новозењи љузъиёти мушоњида карданї як шаванд, њељ гуна дараљаи калонкунї онњоро намудор карда наметавонад. Ин њолат он гоњ рўй медињад, ки андозањои хаттии чизњои мушоњидашаванда назар ба дарозии мављи рўшної хурд бошанд. Падидаи дифраксия ќобилияти људодиди телескопро низ мањдуд мегардонад: тасвири ситора дар канорњои ќоби обйек­ тиви телескоп на дар шакли нуќта, балки дар шакли маљмўъи 180 њалќањои равшану тира падид меояд. Ва дар сурати хурд будани масофаи кунљии байни ду ситора ин њалќањо рўйињам меоянд ва чашми мо дида наметавонад, ки тасвир аз чанд (як ё ду) нуќта иборат аст. Хурдтарин масофаи кунљии байни ду нуќтаи тобон бо нисбати дарозии мављи рўшної бар ќутри обйектив таъйин мешавад. Ин мисол далел аст, ки дифраксия њамеша барои њама гуна садд вуљуд дорад. Ва дар мушоњидањои басе нозук онро барои саддњое њам, ки андозањошон назар ба дарозии мављ хеле зиёд аст, аз мадди назар дур доштан нодуруст мебуд. * * * Дифраксияи рўшної њадди татбиќи оптикаи геометриро таъ­ йин мекунад, хосияти саддњоро давр задани рўшної, ќобилияти бо микроскоп ва телескоп људо-људо дидани чизњои хурдро мањдуд мегардонад. 1. Сабаб чист, ки бо микроскоп атомро дидан имкон надорад? Ќоидаи Њйуйгенс – Френелро таъриф дињед. ? 2.3. Бикўшед, ки падидаи дифраксияро дар ягон таљриба , масалан, дар такрори таљрибаи Йунг мушоњида кунед. 4. Ќонунњои оптикаи геометрї дар кадом мавридњо дурустанд? § 49. Панљараи дифраксионї Падидаи дифраксия дар асбоби бисёр аљиби оптикї – панљараи дифраксионї истифода мешавад. Панљараи дифраксионї асбобест иборат аз адади зиёди роѓ­њои танге, ки аз якдигар бо фосилањои ношаффоф људоанд (рас.133). Панљараи хубро ба воситаи мошини махсусе ме­соз­анд, ки он лавњаи шишагинро роѓ-роѓ мекунад. Адади роѓњо дар њар миллиметр то ба чанд њазор расида метавонад; адади умумии роѓњо дар як панљара одатан беш аз 100 000 аст. Панљараи содаро маъмулан аз желатин месозанд. Барои ин дар рўйи панљараи хуб желатин давонда, аз он нусха мебардоранд ва онро дар байни ду лавњаи шишагин мегиранд. Аммо бењтарин панљара панљараи инъикоскунанда мебошад, ки аз тасмањои 181 Рас.133. Рас.134. паёпайи инъикоскунандаву пароканандаи рўшної иборат аст. Роѓњои рўшнопароканандаро ба воситаи ранда дар лавњаи филизї (металлї)-и сайќалї «мекананд». Агар бари роѓњои шаффоф (ё тасмањои инъикоскунанда) ба а ва бари фосилањои ношаффоф (ё тасмањои рўшнопарокананда) ба b баробар бошад, бузургии d=a+b даври панљараро ифода мекунад. Биёед, љузъиёти асосии назарияи содатарини панљараи дифраксиониро бинем. Бигзор, ба панљара мављи якранг (моно­хро­матї)-и њамвори дарозиаш λ бизанад (рас.134). Манбаъњои сонавї дар роѓњо мављњое ба вуљуд меоранд, ки онњо њар сў пањн мешаванд. Мавридеро муоина мекунем, ки ин мављњо якдигарро таќвият дињанд. Барои ин мављњоеро мегирем, ки тањти кунљи φ пањн мегарданд. Фарќи роњњои мављњои канории роѓњои њамсоя ба дарозии порчаи АС баробар аст. Агар дар ин порча адади томи дарозињои мављ гунљад, он гоњ мављњои њама роѓњо љамъ шуда, якдигарро таќвият медињанд. Дарозии порчаи АС-ро аз секунљаи АСВ ёфтан мумкин аст: AC = ABsinφ = dsinφ. Максимумњо тањти кунљњое (φ) мушоњида мешаванд, ки ба­рои онњо шарти зайл риоя шавад: dsinφ = kλ (k = 0, 1, 2, …) (5.13) Дар назар доштан зарур аст, ки дар сурати риоя шудани шарти (5.13) на танњо мављњое зўр мегиранд, ки аз канорњои поёнии роѓњо (аз рўйи расм) мебароянд, балки мављњои аз ња­маи нуќтањои дигари роѓњо оянда низ якдигарро ќувват ме­бахшанд. Ба њар нуќтаи роѓи якум дар роѓи дуюм нуќтае рост меояд, ки 182 масофааш аз нуќтаи якум d аст. Бинобар ин фарќи роњњои мављњои сонавии афкандаи ин нуќтањо kλ мебошад ва онњо њамдигарро зўр мебахшанд. Дар паси панљара линзаи љамъоваранда ва дар њамвории конунии он пардаи намойиш мегузорем. Линза шуоъњои мувозї (шуоъњои параллелї)-ро дар як нуќта љамъ меоварад. Мављњо мањз дар њамин нуќта љамъ омада, њамдигарро таќвият медињанд. Кунље (φ), ки шарти (5.13)-ро ќонеъ мегардонад, мавќеи максимумњоро дар пардаи намоиш таъйин мекунад. Азбаски мавќеи максимумњо (ѓайр аз максимуми марказї, ки барояш k = 0 аст) ба дарозии мављ бастагї дорад, пас, панљара рўшноии сафедро таљзия (љузъ-љузъ) мекунад, яъне онро ба љузъњои таркибї таќсим мекунад (ниг. вараќаи ранга, рас. IV, 1). Њар ќадре ки λ зиёд бошад, ин ё он максимуми мутобиќ ба ин ё он ќимати λ аз максимуми марказї њамон ќадр дуртар љой мегирад (ниг. вараќаи ранга, рас. IV, 2, 3). Барои њар як ќимати k тайф (спектр)-и ба худ хос пайдо мешавад. Дар байни максимумњо минимумњои равшанї воќеъ мегар­ данд. Њар ќадре ки адади роѓњо зиёд бошад, максимумњо њамон ќадр равшантар ва минимумњои байни онњо њамон ќадр васеъ­ тар меоянд. Энергияи рўшноии ба панљара зананда дар он тавре таќсим мешавад, ки ќариб њамаи он ба максимумњо рост меояд (ба соњањои мунимумњо бошад, њиссаи баѓоят ками ин энергия мерасад). Ба воситаи панљараи дифраксионї дарозии мављро басе даќиќ чен кардан мумкин аст. Агар даври панљара маълум бошад, муъ­ айян кардани дарозии мављ аз чен кардани кунљи φ-и мутобиќ ба самти максимуми муоинашаванда иборат мешавад. Мижањои мо низ то дараљае панљараи дифраксионї будан метавонанд: агар мо чашми худро нимпўш карда, сўйи манбаи дурахшони рўшної нигарем, рангњои рангинкамон ба наза­рамон мерасад, зеро рўшноии сафед дар натиљаи дар мўйњои милки чашм дифраксия шудан ба рангњо људо мешавад. Сафњаи дербози граммофон бо «љўяк»-њои рўяш, ки ба њамдигар бисёр наздиканд, ба панљараи дифраксионии инъикоскунанда монандї дорад. Рўшноии аз ин гуна панљара инъикосгаштаи, масалан, чароѓи электрикї низ ба рангњо људо мешавад. Бо ин асбоб якбора чанд тайф (спектр)-и ба ќиматњои гуногуни k мутобиќро мушоњида кардан мумкин аст. 183 Ин манзара дар сурате возењ меояд, ки рўшноии чароѓ ба сатњи сафња (пластина) тањти кунљи калон бизанад. * * * Маљмўи роѓњои начандон дур аз якдигар бо низоми муъайян воќеъгашта панљараи дифраксионї (ё худ шабакаи дифраксионї) ном асбоби оптикие мебошад, ки он рўшноиро таљзия карда мета­ вонад. Панљараи дифраксионї имкон медињад, ки дарозии мављњои рўшної басе даќиќ чен карда шавад. Оё мавќеи максимумњои њосилкардаи панљараи дифраксионї ба ? 1. адади роѓњои он бастагї дорад? 2. Агар шумо аз тариќи пари кабки дарї ё пари мурѓ сўйи чароѓи электрикии фурўзон нигаред, чї мебинед? 3. Тайфњо (спектрњо)-и њосилкардаи маншур (призма) аз тайфњои дифраксионї чї фарќ доранд? §50. Арзияти мављњои рўшної. Ќутбиш (поларизатсия)-и рўшної Падидањои интерференс ва дифраксия, бешак, далеланд, ки рўшної хосиятњои мављї зоњир мекунад. Аммо инњо чї гуна мављанд – арзї ё тўлї? Бунёдгузорони оптикаи мављї Йунг ва Френел муддати дуру дароз мављњои рўшноиро мављи тўлї (яъне монои мављњои садо) мепиндоштанд. Он ваќтњо мављњои рўшноиро чун мављњои чандире муоина мекарданд, ки гўё дар эфир ном муњити фарзї пањн мешуда бошанд ва гўё он эфир тамоми фазоро пур карда, ба даруни њама љисмњо нуфуз карда метавониста бошад. Тавре ба назар мерасид, ки ин гуна мављњо арзї буда наметавонанд, зеро мављњои арзї танњо дар љисми сахт вуљуд дошта метавонанд, вале равшан набуд, ки љисмњо дар эфири сахт чї тавр муќовимат нодида њаракат мекарда бошанд. Охир, эфир набояд њаракати љисмњоро монеъ шавад!? Дар акси њол ќонуни инерсия (дурусташ: инертиа, яъне шасти њаракат) риоя намешуд. 184 Лекин оњиста-оњиста шумораи далелњои таљрибавие меаф­зуд, ки онњоро дар заминаи аќидаи тўлї будани мављњои рўш­ної шарњ додан имкон надошт. Таљрибањо бо кањрабои асл (турмалин). Мо муфассалан танњо таљрибаеро муоина мекунем, ки басе сода, вале баѓоят љолиб аст. Ин таљрибаест бо кањрабои асл ном булўр (кристалл)-и шаф­фофи сабз­ранг. Ин булўр мењвари симметрия дорад ва ба гурўњи булўрњои ба истилоњ якмењвара дохил мешавад. Аз ин булўр як лавњаи росткунљаро тавре мебурем, ки як тарафи он ба мењвари булўр Рас.135. мувозї (параллел) ояд. Агар дастаи рўшноии Офтоб ё чароѓи электрикиро амудан ба сатњи ин лавња равона созем ва лавњаро гирди мењвари дастаи рўшної гардиш дињем, шиддати дастаи аз лавња гузаштаи рўшної тамоман таѓйир намеёбад (рас.135). Метавон гумон бурд, ки рўшної дар кањ­рабо танњо ќисман фурў бурда шуда, ранги сабзтоб гирифтааст ва дигар чизе рўй надодааст. Аммо воќеият на чунин аст, балки гуфтан мумкин аст, ки мављи рўшної хосиятњои нав гириф­тааст. Ин хосиятњоро дар сурате метавон ошкор сохт, ки дастаи рўшноии аз лавњаи кањрабо гузаштаро ба њамин гуна лавњаи дигаре, ки ба лавњаи якум мувозї аст, равона созем (рас.136,а). Дар сурати њамсамт будани мењварњои булўрњо боз њам ягон чизи аљиб Рас.136. мушоњида намешавад: дастаи рўшної дар натиљаи дар лавњаи дуюм фурў рафтан боз ќадре сусттар мешаваду бас. Вале агар булўри якумро ќарор монда, булўри дуюмро гардиш дињем (рас.136,б), хомўшшуди њайратангезе мушоњида мешавад: ба ќадри афзоиши кунљи байни мењварњои булўрњо шиддати рўшної кам мешавад ва ваќте ки мењварњо нисбат ба якдигар мавќеи амудї бигиранд, рўшної аз булўри дуюм тамоман гузашта 185 наметавонад (рас. 136, в), зеро булўри дуюм онро ко­милан фурў мебарад. Сабаби ин дар чист? Инро чї шарњ додан мумкин аст? Арзияти мављњои рўшної. Аз таљ­рибањои муоинашуда ду хулоса сар мезанад: аввалан, мављи рўшноии аз манбаъ оянда нисбат ба самти рафти худ ба куллї симметрї мебошад (дар таљрибаи якум њангоми гардиш додани булўр шиддати рўшноии гузашта таѓйир намеёбад), ва, сониян, мављи аз булўри якум хориљ­шуда симметрияи мењварї надорад, зеро шиддати рўшноии аз булўри дуюм гузаранда вобаста ба кунљи гардиши ин булўр нисбат ба мењвари шуоъ ин ё он бузургї хоњад дошт. Мављњои тўлї нисбат ба самти раф­ти худ симметрияи комил доранд (мављњо ба рафти њамин самт ларзиш мехўранд ва мењвари симметрияи мављ дар њамин самт мехобад). Бино бар ин агар мављи рўшноиро мављи тўлї пиндорем, таљрибаи гардиш додани булўри дуюмро маънидод кардан илољ намедошт. Таљрибаро дар заминаи ду фарз шарњи ќаноатбахш додан мум­кин аст. Фарзи аввал ба худи рўшної алоќаманд аст. Мављи рўшної мављи арзї мебошад. Аммо дар дас­таи рўшноии афкандаи манбаи му­ќаррарї ларзишњои њамасамтае мављуданд, ки нисбат ба самти раф­ти мављњо амудианд (рас.137). Ба ин фарз мављи рўшної сим­метрияи мењварї дорад ва дар Рас.137. айни њол арзї аст. Мављњои рўйи об, масалан, ин гуна симмет­рия надоранд, зеро заррањои об танњо дар самти амудї љунбиш мехўранд. Мављи рўшноии ларзишњояш њамасамтаеро, ки ба самти рафти мављ амудї мебошанд, мављи табиї мегўянд. Ин ном сањењ аст, зеро дар шароити муќаррарї ман­баъњои рўшної мањз њамин гуна мављ меафкананд. Ин фарз натиљаи таљ­рибаи якумро шарњ дода мета­вонад. Гардиши булўри кањрабо шиддати рўшноии аз он гузаштаро таѓйир намедињад, зеро мављи ба он зананда (бо вуљуди арзї будан) симметрияи мењварї дорад. Фарзи дуюме, ки ин љо зарурат дорад, ба булўр тааллуќдор аст. Булўри кањрабо (турмалин) ќобилияте дорад, ки мављњои рўш­ ноии ларзишњояш танњо дар њамвории муайян хобидаро аз худ 186 мегузаронад (ин њамворї дар рас.138 бо Р ишорат шудааст). Ин гуна рўшноиро бар хилофи рўшноии табиї рўшноии ќутби­шуда (поларизатсияшуда) ё, сањењтараш, рўшноии ќутбида (њамвор­поларизатсия) номидан мумкин аст1. Аз ин нуќтаи назар рўшноии табииро рўшноии ноќутбида номидан низ мумкин аст. Ин фарз натиљаи таљрибаи дуРас.138. юмро ба хубї маънидод мекунад. Аз булўри якум мављи ќутбида бармеояд. Дар сурати 90° будани кунљи байни мењварњои булўрњо рўшної аз булўри дуюм на­ мегузарад. Агар ин кунљ аз 90° фарќ дошта бошад, аз булўри дуюм тан­ њо ларзишњое мегузаранд, ки доманаашон баробар аст ба соятасвир (проексия)-и дар самти мењвари булўри дуюм афкандаи доманаи мављи убуркардаи булўри якум. Пас, булўри кањрабои асл рўшноиро ќутбї (сањењтараш: њамворќутбї) мекунад. Модели механикии чанд таљриба бо кањрабои асл. Модели меха­никии содаву аёнии ин падидаро сохтан мушкил нест. Дар таноби резинї тавре мављи арзї ба вуљуд овардан мумкин аст, ки ларзишњои он самти худро дар фазо зуд таѓйир дода тавонанд. Ин мушобењи мављи рўшноии табиист. Акнун танобро аз ќуттии чўбини тунуке мегузаронем (рас.139). Ин ќуттї аз лар­зишњои њамасамта ларзишњои дар њамвории муайян рўйдињандаро «људо» мекунад, яъне аз ќуттї мављи ќутбида берун меояд. Ва агар дар роњи ин мављ айнан ња­мин гуна ќуттии дигаре бигзорему онро Рас.139. 1. Эзоњ. Ин љо сифатњои «ќутбида», «ќутбишуда» ва «поларизатсияшуда» њамон як маънї доранд; монанди њамин, мафњумњои «рўшноии табиї» ва «рўшноии ноќутбида» ё «рўшноии ќутбиношуда» як мазмун доранд. (С.Ќ.). 187 нисбат ба ќуттии якум 90° гар­донем, ларзишњо (мављњои та­ноб) аз он намегузаранд: мављ хо­мўш мешавад. Нурполо ё мављполо (полароид). Хосияти кутбиятдињандагї танњо хоси булўрњои кањрабо нест. Нурполо ё мављполо ном пар­да низ ин гуна хосият дорад. Нурполо пардаи тунук, пардаи таќрибан 0,1-миллиметраи булўри њерапатитї (herapathite) аст, ки дар сатњи селлулоид ё шиша давонда шудааст. Таљрибањои муоинашударо бо нурполо низ анљом додан мумкин аст. Бартарии нурполо ин аст, ки ба воситаи он сатњњои васеи рўш­но­ќутбиятдињанда созидан душвор нест (мутаассифона, нурполо камбудї низ дорад, ки рўшноии сафедро тобиши бунафшранг медињад – ин номатлуб аст). * * * Таљрибањои сершумор нишон дод, ки мављњои рўшної арзианд. Дар мављи ќутбида (ќутбишуда)-и рўшної ларзишњо дар як сам­ти муайян рўй медињанд. Рўшноии табиї аз рўшноии ќутбида (поларизатсияшуда) чї та- ? фовут дорад? §51. Арзияти мављњои рўшної ва назарияи электромагнитии рўшної Назарияи электромагнитии рўшної аз љўишњои Максвелл оѓоз шудааст. Максвелл ба таври соф назарї исбот кард, ки мављњои электромагнитї мављњои арзианд. Ў инчунин дарёфт, ки суръати густариши ин мављњо дар хало (вакуум) бояд баробари суръати рўшної (ки то он дам чен шуда буд) бошад. Бунёди назарияи электромагнитиро он далели собитшуда ташкил медињад, ки суръати густариши мављњои электро­маг­нитї њамчени суръати вакуумии рўшноист. Ѓайр аз ин, му­вофиќи назарияи Максвелл мављњои электромагнитї мављњои арзианд. То замони дар бораи арзияти мављњои электро­маг­нитї хулоса гирифтани Максвелл арзияти мављњои рўшної дар таљриба ба исбот расида буд. Бинобар ин Максвелл њаќ буд, ки арзияти мављњои электромагнитиро яке аз муњимтарин да­лелњои дурустии назарияи электромагнитии рўшної мепин­дошт. 188 Пас аз он ки Њертз мављњои электромагнитиро бо роњи таљрибавї ба вуљуд овард ва суръати густариши онњоро чен кард, назарияи электромагнитии рўшної аввалин тасдиќи таљрибавии худро ёфт. Исбот шуд, ки мављњои электромагнитї низ њангоми густариш ёфтан мањз њамон хусусиятњоеро зоњир мекунанд, ки онњо хоси мављњои рўшної мебошанд: мављњои электромагнитї инъикос мешаванд, мешикананд, интерференс мешаванд, ќутбї (поларизатсия) мешаванд ва ѓ. (ниг. §35). Охири а.XIX ба таври боварибахш муќаррар шуд, ки мављњои рўшноиро заррањои дарњаракати атомї ба вуљуд меоваранд. Эътироф шудани назарияи электромагнитии рўшної њама душворињоеро, ки бо зарурати истифода шудани муњити фарзї – эфир (онро чун љисми сахт пиндоштан лозим меомад) ало­ќаманд буданд, аз миён бурд. Мављњои рўшної на мављњои механикиеанд, ки гўё дар муњити махсуси ба њама чиз нуфуз­кунанда – эфир пањн мешаванд; не, онњо мављњои электро­магнитианд. Рўйдодњои электромагнитї бошанд, на тобеи ќонуниятњои механикианд, балки ќонунњои ба худ хос доранд. Максвелл мањз њамин ќонунњоро шакли матлуб дод. Дар мављи электромагнитї, векторњои Е ва В нисбат ба якдигар амудан равонанд (ниг. боби 4). Дар рўшноии табиї ларзишњои шиддати майдони электрикї Е ва индуксияи магнитї (яъне илќои магнитї)-и В дар њама самтњои нисбат ба рафти мављ амудї рўй медињанд. Агар рўшної ќутбї шуда бошад, ларзиши чи Е ва чи В на дар њама самтњо, балки дар ду њамвории муайян рўй медињад. Мављи электромагнитии дар рас.65 тасвиршуда мављи ќутбида (ќутбишуда) аст. Ин гуна пурсиш табиист: ваќте ки дар бораи самти лар­зиш­ њои дар мављи рўшної рўйдињанда сухан мерафт, мо, умуман, ларзишњои кадом вектор (Е ё В)-ро дар назар дошта будем? Таљрибањои махсус нишон дод, ки ба шабакияи чашм ё фотоэмулсия мањз майдони электрикии мављи рўшної таъсир меоварад. Бинобар ин ба сифати самти ларзишњои дар мављи рўшної рўйдињанда самти вектори шиддати майдони элект­рикї пазируфта шудааст. * * * Кашфи назарияи электромагнитии рўшної яке аз кашфњои камшумори «зодаи нўки ќалам», яъне кашфиёти назарї мебошад. 189 λ 1 U1 2 n λ Аммо ба дурустии назарияи электромагнитї он гоњ эътимод пайдоc 2 λ 1 U U λ 7 v 2 1 U 1n ки λвай тасдиќи таљрибавї гашт, ёфт. 2 λ c 8 10 12 12 2 U1 n c c λ vc vб U C 2 c 2 7 1 2 U 2n U22 U 1 n1 1 n 1 7 c 78 10 2 λ c 2 λ 8 10 U λ 8 10 n 1ccm c 2c 7 б 2 c c c Намунаи њалли масъалањо U U2 2 C c λ 8 10 c 1 7 C c U m 2 2c c cc cccc2 7 7 n1 n1 λ cC 28 10 c 78 λ 10 λ 8 10 2c1 байни б(дар λ c боби дифраксия) λ Йунг 8 10 фосилаи C ccc eU cбc U1таљрибаи U1.1n1Дар C n 7 бC λ б 8 107 λ2 n c. c 1c22 1c cc2 2 c n1 υ c 102асту масофаиλбайни7пардаи роѓњо d n=1λU 0,07 б 1 8мм hF c2 U1 λ б 8 10 1 nn 2 дусўроха то пардаи c2cm 1 C U1 D =U22м.λλДар . tm c намойиш (экран) сурати бо нури сабз нурборон кар2 C n. υ λ λ n hv A n υ Fc 2 nдани C λ n . раксионии 2 пардаи λ n њамсоя nnnλ n nдиф­ рахњои дар Fмасофаи mλ . m C λ 2 Un 2 дусўроха n λ . tυ Fp 2 2 h υ n C U 1 2 рўшноии m n2 λ . t n 2 n n шуданд. υ n ∆h = 16 мм дур аз якдигар пайдо Дарозии мављњои F m n2 U 2 2 n n 2 λλn nn λ t n t F AF v U2 mбудааст? 2 λn2 n 1h . n ба парда зананда чї ќадар U 1 2 1n n2 2 p tvmint 2 h λ2n . 2nλ p5 нуќтаи n λ λ n F 2 h . n 1 2 Њал. Дар ягон экран n h 2 2 n n n2 . n λ n λ λ 5 2h n 1 ,5 10 Ftp F 2 n n21 c p mυ p 2 2 n n n 1 2 2 h . n n t n 1 2 (рас.140), дар нуќтаи 2 p С он масалан, F n2 n21 2nnn 5 2n t 2 n1 2 h F υ ,55 10 мушоњида t nλ максимуми равшанї p m υ n2n n2 2n2 n1 λ1c 5λ,5c 105гоњ c mυ t n nn2n2 λ c 5мешавад, ,5 10h5 ки . p зайл 5 шарти p ба mљо υ ояд:2π m n2 λ 5 , 5 10 1c n n 5 n υ 1 p m υ 2 sin α 4 n n 1 0 λ 5 , 5 10 λ 2 n n2 n d2 – dυ1 = kλ,υ p mυ m m n n1 2 n2 λch c c . n1 hv h . λ m0 том sin β 1 h n4nки υ c ин n sin α 1 љо k (=0, 1, 2, ...) адади λ m 1 2 . n m sin α 2 h1 c. υ λ 4nn λc d 2 d1 km m0 2 c 2 1 c m 0 sinβα 2 n1 h4nаст. . n m 2 sin α 2 sin 1 β sin 4 n m 1 0 p n sin 1 d 2 d1 4nnkЌазия 1 m20 αn λm (теорема)-и 1 2 n α1 Пифагорро d d k λ sin β sin 1 p2 mc2 hv m 2 2 1 d 1 2 2 2 Рас.140. 0 n d d kλ 2 sin β 1 n c 2 dсекунљањои D (hk S1CE ) ,cва1 2 1 барои S2CB sin 2 d 2β1d11 kλn 2 1 c 1α c 2 1 d d k λ 2 sin 1 m 2 1 d 2 0 c 2 2 2 sin α 0 мекунем: 2 1 татбиќ 2 2L d2 D d 2 n ( h ) , 2 c 2 c 1 sin α 2 k n d D ( h ) , d m 0 sin α 0 n 1tgα 2 d d2 22 Dk 2 2(hk222 )d22 , 1 2 1d 2 c22 sin n 1) . d 22αL0 D n2 (hk H ) , 2 2 d1 2D 2 ( hk c 2 2 2 L d 2 D 1(hkd ) , 2 tgα 2 2 1 2 0, tgα L 2 1c 2 2 d(hk2 c 2 )22. d122 (D дуюмро L c mh2 tgαбаробарии H L tgαякум H 2 тарњ c Аз узв ба узв карда, d12l баробарии D h ) . d 2 2 2 2 2 tgα k hv A999 999 d H 2 0,999 0,999 . 2h1kd 1 22d1)d tgα 22 999 99944. H ин хел хулоса d12l H Dмегирем: (hk h )d21. 2 D 22(hdk2 2 2 2 c 2 2 2 0,999 l d1 2 D 1(hk ) . 999 999m0999 c 199944. 2d2 2 0,999 2 tgα tgα hl d 2h d 2 2 p0,999 999v c l htgα 2 l 2 L dl2 d1d222dh1k2d 2h(kdd1 c d 2 )(d 2 d1) 21hmk cd2. tgα 0 k 2 1 vmin 1 A m d 2h d1 H 2hkhd v ё ин ки tgα 2 2 p 0 h d 2 d1 2hdk d) 2 hc 2hpd. p 2 m0 L lL l h 0 k (d1 d(d2 1)(d 2d 2)(dd1 p2) 21hm E m02 k d .. h d L l 1 k ( d d )( d d ) 2 h d . H h 2 1 p 2 cE hv ω L l 12h d2. 2d 1d 2 k L d1 ) H h ( d d )( d 2 1 L l p 2 1 2 2 k 1 Азбаски D аст, + d2 ≈ буд. h пас, 1d1 ) . c бар ин2 F Н= =30(ddм. H h d << D2hk dБино 11 d h2 k)(2D dd 2 хоњад H h 2 l h d 1c 2t L d d k c H h LН= h =30 м.d 2 d1 2 1 p h d c h k p D h d h d h =30 F L d d k Н= м. k D 1 ld h d1 Ftp kpλhkd DAм. SD 2 L D p F m20π d 2hdd1 t D Н= h =30 м.l Н= l 2 L =30 D F k Н= SDh =30 t F ACd м. BCh λd аст, l мебошад. пас, DA m p t D l k2–λ d1=kkkλ h d DA SD Азбаски 0 h k m t D hk d k λ D 0 λ k AC DA SD 2 m0 p DA SD AC BC kλBC E mc x H D kλ Dhk dmh0 k DA BCSD , D d m0 2 2 mλ0c 2 AC k λ D D AC BC E2mcm0c m c 2 F x AC H BCl xh h khλkD kλD Emcmc 2 x H 2 0 2 q2 q k масофаиdрахи рўшани k-умро , хоњад буд, ки аз ин љо то маркази k λ D 2 mc F 2 l xx, h hH 0 λE dhk kλD D m02c α E mc 2 x H l экран max 1 lH , k d x h ёфтан мумкин аст: h h h . 1 hk E mc 2 c42 0 R , k 1 k 2 l xx h Hdx, d c 1 2E2 d D λ lx h H h h h λhD 1 2 lH 190 m 1c 2 v l x h . lH c h hk 1 hkk 1 k . λdD Ek ccE2n x x H lH E D λ h h h . h d sin α v E lH k 1 k x D λ kn m hk 1 hk n . H h h lH dh x h hk 1 λhkd .5,m6 1025mcм c2E E mh c 2 H h d E x c sin β 0 H h d 2 E 0 h sin α sin α H dh m D c 52 n m 2 d h sin n βα 10 c cм sin 2 m c 2 λ sin λα d5h ,6 105,56cм 0 c sin α E mE0c 5 n m 2 1 2 k1 LLh p hм.м. =30 м.dd2 2dd1 1 hh=30 ppFm Н= Н= =30 Н= DD D F0 F l pt l l t 2 L l (d1 hdh2d)( 2hk d . t k dd1 ) d d 2h DA SD kkkλ 1m02 DA h SD SD kλkλ DA H m m 00 c AC BC DD D AC BC BC hk d AC 2 L d 2 d1kλD kλD 22 2 cc m0 c p E2 2 mcmm kλhD D h x=30 Hм. 0 Н= 0 F mc hhk k k EE mc xx l HH , d 22 t 2 l ,x, h d d hd lМасофаи lDA xx SD hh 11 2 21 c 2 байни рахњои kλ kњамсоя ин ќадар меояд: m cc 0 D D λD . λλD lH h h h lH AC lH BC k 1 k h h h . h hk k11 hk k . d xx x H h Ec 2 dd kλD EE m 0 H h H h 22m mmmc hk E 2 x Дарозии H sin,α мављи матлуб аз d њамин љо ёфта мешавад:cc 2 c 2 sinxαα h n d h lsin 1 dd 5 10 5 cм nn sin λhh55,6,610 Ec0c22 m0 c 2c 2 λ 1055,6cм cм λ β E m E m sinββ 0 0 sin 0 0 D λD lH h hDD . k 1 hk x sin α d sin E 0 m0 sin αα якранг 2.HМављи (мављи монохроматї)-и њамвориmдарозиаш d h β 0, 727. sin 0 dd k 4 727. sin m mm ββ –5 0,n0,727. sin m m ,, 2 , λ = 5,6·10 nnба панљараиkkдифраксионие мезанад, ки дар њар 44λ c 2 милли22 барои λ hзиёдтарини тайф (спектр) k-ро sin α500 роѓ дорад. Тартиби λ 1 2 метр d 1 1 5 AB Htgα h tgβ n 2 ABHtgα Htgαhки htgβ tgβ AB 7 λ ба панљара 5,6 10 cм E0 m0 cc c2 2 c мавриде рўшної sin β ёбед, 10757 10 амудан бизанад. 5 5D 10 ќимати k бузургии sinφ=1 рост меояд (ниг. HБа зиёдтарин tgβ m tgβ HHЊал. tgβ m α pm000 0 dsin kλ m sin p d sin k λ p d d sin k λ β 0, 727. sin 2 h 5.13). tgα Пас, k 4 мебошад. m , tgα формулаи hh tgα n 22 21 λ 2 1112c2 2 c 2 tgβ β 2 21 AB htgβ tgβ Htgα sinβ β sin tgβ sin l l 7 cc n l ll50l0 10 110 2 2 c 2 nn tgα 6sin Машќи α p cc tgα tgβ sinαα tgα sin H ppмасофаи m0 Fбай1. Ду манбаи љўрфаз (коњерентї)-и S ва S , ки 1 2 p FF d sin kλ 1 H –7 t 2 hH tgα t 1 1дарозии H нашон d = 0,3 см аст, рўш­ноии мављаш λ=t5·10 м меаф τ ττ τ0 0τ τ 0 2 nn, h, n, 2 1 (экран) 2 2 кананд. Масофаи байни манбаъњо то пардаи намойиш 92 2 2 h h c 2 mm 1 tgβ sin β 2 cc m0 c 2 2 – 0 12гуна 0 2 E mc l0 1 1чї м аст. Дар cнуќтаи А-иl экран доѓ ба вуљуд меояд доѓи n mc 22 EEmc c 2 cc nётира? α равшан (ниг. рас. 141). c cc n sin 2 21 ntgα p 2 2 c2 Fтасвир11 ференсиеро Манзараи таќрибии 2. со1 интер­ 1 1 рахњои cc t H 2 1 2 2 τ фароги- λ бτунии зед, киn,дар пардаи λkλ 1со­ 111 2 1 0 2 d 2 2kk11сегўша 1шавад. hdd2ќоби 2 Ec0c22 m0c 2 2 рифтаи 2 EE0 0mm 2пайдо1ме­ m0c 00 22 1cc 2 c E mc 2 Ќобиc пардадор мавќеи амудї дорад c 2 n (рас.142). 1 1 рафти c2 3. Васеъ кардани сўрохи 2 1 рўшної намойиш d 2дар k 1пардаи λ 1 (экран) E0 m0c 2 2 боиси кам шудани равшании нуќтаи c2 марказии даста гардида метавонад. Инро бо ќонуни баќои энергия чї тавр мутобиќат додан мумкин аст? (Дар сурати васеъ кардани сўрох то ба экран миќдори бештари энергия расида метавонад). Рас.141. Рас.142. 191 E pp FF m p vkv Fm vk r0r0 h hv rMZ0MZX 11 11 HH hv 44 M 22 Z H X MM Z ZX 1 1 H 00 1 41e 2H M Z X 0 1 e 4. Амудан ба панљараи дифраксионии давраш d = 1,2·10–3 см мављи якранг мезанад. Кунљи байни тайфњо (спектрњо)-и тартиби дуюм ва сеюмро ∆φ = 2030ʹ гирифта, дарозии мављро ёбед. Муњимтарин хулосањои боби панљум 1. Суръати рўшної дар хало (вакуум) ба таври таљрибавї ёфта (чен карда) шудааст. Ин суръат таќрибан 300 000 км/с ба­ро­мад. Суръати рўшної дар њама муњитњо назар ба вакуум кам аст. 2. Шикасти рўшної дар сарњадди ду муњит натиљаи он аст, ки њангоми аз як муњит ба муњити дигар гузаштани рўшної суръ­­ати он таѓйир меёбад. Ќобилияти шуоъшикании нисбии ду муњит ба нисбати суръати рўшної дар ин муњитњо баробар аст. 3. Ќобилияти шуоъшиканї ба ранги рўшноии шикананда бастагї дорад (инро бори нахуст Нйутон дарк кардааст). Ранги рўшної бошад, ба басомади ларзиш (ё дарозии мављ) вобаста аст. Вобастагии ќобилияти шуоъшикании муњит ба басомад дис­ персия ном гирифтааст. Дисперсия боиси он мегардад, ки маншур (призма) рўшноии сафедро таљзия мекунад, яъне онро ба рангњои таркибиаш људо мекунад. Суръат ва дарозии мављи рўшної дар сурати аз хало ба ин ё он муњит гузаштани он кам мешавад, вале басомади ларзиш дар ин маврид собит мемонад. 4. Мављњои њамдарозии рўшної дар сурати собит (доимї) будани фарќи фазњошон мављњои љўрфаз (мављњои коњерентї) номида шудаанд. Дар сурати бањам омадан (зам шудан)-и мављњои љўрфаз падидаи интерференси рўшної мушоњида мешавад. Мављњои замшаванда вобаста ба фарќи роњњои раф­ташон њамдигарро таќвият медињанд ё мањв мекунанд. Мављ­њои љўрфаз дар натиљаи аз њарду сатњи пардаи тунук инъикос гардидани мављњои рўшної ба вуљуд меоянд. Азбаски фарќи фазњои ларзиши мављњои интерференс­ кунанда на танњо ба ѓаф­сии парда, балки инчунин ба дарозии мављ низ бастагї дорад, пас, дар сурати бо нури сафед равшан гардонидани парда манзараи рангаи интерференс ба вуљуд меояд. 5. Мављњои рўшної саддњои андозањошон бо дарозии мављ ќобили муќоисаро давр зада метавонанд – ин моњияти падидаи дифраксияро ташкил медињад. Мушоњидаи дифраксия ба сабаби ба ѓоят кўтоњмављ будани мављњои рўшної мушкилот дорад ва олоти махсус мехоњад. Мављудияти дифраксияи рўшної ќобилияти 192 бо микроскоп, телескоп ва асбобњои дигари оптикї људо-људо дидани чизњои хурд (чизњои рез)-ро мањдуд мегардонад. 6. Ќонунњои оптикаи геометрї дар сурати назар ба дарозии мављњои рўшної зиёд будани андозањои садди сари роњи рўш­ної танњо таќрибан риоя мешаванд. 7. Падидаи дифраксия дар панљараи дифраксионї ном ас­ бобе истифода мешавад, ки он аз маљмўи роѓњои сершумори бо тартиби муайян воќеъшуда иборат мебошад. Ќимати кунљ­њоеро (φ), ки самтњои максимумњои дифраксионии тайф (спек­тр)-и ба воситаи панљара њосилшударо нишон медињанд, аз баробарии dsinφ = kλ (k = 0, 1, 2, … – даври панљара) ёфтан мумкин аст. Панљара нури сафедро ба рангњо људо (яъне таљзия) мекунад. Ба воситаи панљара дарозии мављњои рўшноиро чен кардан осон аст. 8. Мављњои рўшної мављњои арзианд. Инро мушоњидаи падидаи аз тариќи муњитњои анизотропї – булўрњо (кристаллњо) гузаштани рўшної тасдиќ кард. Мављеро аз мављњои рўшної, ки дар он ларзишњо дар њамвории муайян рўй медињанд, мављи ќутбида (ќутбишуда, поларизатсияшуда) меноманд. Рўшноии зодаи манбаъњои табиї рўшноии ќутбида нест. Дар мављи рўшної лар­зиши вектори шиддати майдони электрикї Е ва вектори ин­ дуксияи магнитї (яъне илќои магнитї) В ба њама самтњо дар њамворие рўй медињанд, ки он амудан ба рафти мављ воќеъ аст. 9. Мављњои рўшної аз нигоњи назарияи электромагнитии рўш­ної мављњои арзї мебошанд. Исботи таљрибавии арзияти мављњои рўшної марњалаи муњиме буд дар роњи эътироф шудани назарияи электромагнитии рўшної. 193 Боби 6 ЉУЗЪИЁТИ НАЗАРИЯИ НИСБИЯТ Пешрафти электродинамика муњаќќиќонро водор сохт, ки ба заминаи тасаввуроти мављуда дар бораи ваќту фазо назари нав андозанд. Мувофиќи тасаввуроти классикї дар бораи ваќту фазо, ки асрњо пойдор дониста мешуданд, њаракат ба љараёни ваќт гўё таъ­ сире надорад (мазмун: ваќт мутлаќ аст) ва андозаи хаттии њар гуна љисм гўё ба он бастагї надорад, ки љисм ќарор аст ё ња­­ра­кат мекунад (мазмун: дарозї мутлаќ аст). Назарияи махсуси нисбияти Эйнштейн таълимоти навест дар бораи ваќту фазо, ки ба љойи тасаввуроти куњна, яъне ба љойи тасаввуроти классикї ба майдон омадааст. §52. Ќонунњои электродинамика ва ќоидаи бунлодии нисбият (принсипи нисбият) Пас аз бунёди электродинамика ба дурустии ќоидаи нисбияти Галилей дар рўйдодњои электромагнитї шакк ба миён омад. Ќоидаи бунлодии нисбият дар механика ва электродинамика. Баъди он ки дар нимаи дуюми а. XIX Максвелл ќонунњои асосии электродинамикаро таъриф дод, пурсиш ба миён омад, ки ќои­ даи бунлодии нисбият (ки барои падидањои механикї дуруст аст) барои падидањои электромагнитї низ ќобили истифода њаст ё не. Ба иборати дигар, оё рўйдодњои электромагнитї, яъне таъсироти мутаќобили заррањои барќаманд (электрнок) ва ља­раёнњо, падидаи индуксияи электромагнитї, густариши мављ­њои электромагнитї ва ѓ. дар њама системањои шастии сарњисоб (ё худ системањои инерсиалии сарњисоб) як хел љараён меги­ранд? Ё шояд, њаракати ростхаттаи муназзам, ки дар падидањои механикї асаре надорад, ба љараёни рўйдодњои электромагнитї ягон навъ асар дошта бошад? Барои ба ин пурсиш посух додан равшан кардан зарур буд, ки оё ќонунњои асосии электродинамика дар сурати аз як сис­ темаи шастї ба њамин гуна системаи дигар гузаштан таѓйир меёбанд ё мисли ќонунњои Нйутон барљой мемонанд. Танњо дар 194 мавриди охирин мо метавонем, ки дурустии ќоидаи нисбиятро дар рўйдодњои электромагнитї бе њељ шак эътироф кунем ва ќоидаи мазкурро чун ќонуни умумии табиї бупазирем. Ќонунњои электродинамика мураккабанд ва њалли љиддии ин масъала кори осон нест. Лекин мулоњизањои сода гўё имкон медињад, ки ба ин пурсиш посухи дуруст ёбем. Аз рўйи ќонун­њои электродинамика суръати рафти мављњои электромагнитї дар хало (вакуум) дар њама самтњо якхелаи с =3·108 м/c аст. Вале, аз тарафи дигар, мувофиќи ќонуни љамъбандии суръатњо дар механикаи Нйутон суръат ба с танњо дар як системаи сарњисоби интихобї баробар буда метавонад. Дар њар гуна системаи сарњисоби дигаре, ки нисбат ба ин системаи интихобї бо суръати υ дарњаракат аст, суръати рўшної бояд акнун ба с – υ баробар бошад. Ин он гуна маънї дорад, ки агар ќонуни ном­бурдаи љамъбандии суръатњо дуруст бошад, дар мавриди аз як системаи шастї (инерсиалї) ба системаи дигар гузаштан ќонунњои электродинамика бояд тавре таѓйир дода шаванд, ки дар ин сис­темаи нав суръати рўшної на ба с, балки ба с – υ баробар бошад. Њамин тариќ, дар байни электродинамика ва механикаи Нйутон (ки ќонунњои он ба ќоидаи нисбият њамоњангї доранд), як навъ зиддият ба миён омад. Ин душворињоро бо се тарзи зайл бартараф сохтанї буданд. Имкони якум ин буд, ки ќоидаи нисбият барои рўйдодњои электро­магнитї татбиќнопазир дониста шавад. Ин нуќтаи назарро физикдони бузурги њуландї, бунёдгузори назарияи элект­ронї Х.Лоренс тарафдор шуд. Падидањои электромагнитиро њанўз аз замони Фарадей ба ин сў чун падидањое муоина мекарданд, ки гўё дар муњити махсуси нуфузкунанда – «эфири љањонї» воќеї мешуда бошанд. Системаи шастї (инер­сиалї)-и сарњисоби нисбат ба эфир ќарор – ин ба аќидаи Лоренс, системаи махсуси бартариятдорест, ки дар он ќонунњои элек­тро­динамикаи Максвелл дурустанд ва шакли содатарин до­ранд. Танњо дар њамин системаи сарњисоб суръати рўшної дар хало (вакуум) барои њама самтњо як аст. Имкони дуюм ин буд, ки худи ќонунњои Максвеллро но­ду­руст шуморида, онњоро (дар заминаи тасаввуроти муќар­ра­рии классикї дар бораи ваќту фазо) тавре таѓйир дињанд, ки дар сурати аз як системаи шастии сарњисоб ба системаи дигар гузаштан таѓйир напазиранд. Соњиби ин гуна кўшиш, аз љум­ла, Њ.Њертз буд. Ба аќидаи ў љисмњои дарњаракат эфирро комилан (яъне ба пуррагї) 195 Эйнштейн Алберт (1879–1955) – физикдони бузурги а.XX. Таълимоти нави физикї дар бораи ваќту фазо – назарияи махсуси нисбият мањсули заковати ўст. Ў ин назарияро барои системањои ѓайришастї (ѓайри инер­сиалї)-и сарњисоб умумият дода, назарияи умумии нис­биятро, ки назарияи муосири љозиба мебошад, бунёд кард. Бунёдгузори тасаввуроти навин дар бораи зарра­ њои рўшної – фотонњо низ Эйнштейн аст. Асари ў дар бораи назарияи њаракати браунї боиси ѓалабаи ќатъии назарияи љунбишњои молекулии модда гардид. љалб мекунанд ва бинобар ин па­дидањои элпектромагнитии дар эфир рўйдињанда новобаста ба њолати њаракат ё оромиши љисмњо њамон як хел љараён мегиранд. Ќоидаи аслии нисбият дуруст аст. Нињоят, имкони сеюми аз миён бардоштани душворињои ном­ бурда даст кашидан буд аз тасаввуроти классикї дар бо­раи ваќ­ту фазо, то ки њам ќоидаи бунлодии нисбият бар љой бимонаду њам ќонунњои Максвелл. Илољи бењтарин њамин аст, зеро талаб мекунад, ки тасаввуроти амиќтарину асос­тарини физикї аз сари нав муоина шавад. Аз ин нигоњ на муодилањои майдони электромагнитї, балки муодилањои механикаи Нйутон (ки дар заминаи тасаввуроти куњна дар бораи ваќту фазо ба майдон омаданд) носањењанд, яъне барои аз миён бурдани душворињои зикршуда на ќонунњои электро­ди­на­микаи Максвелл, балки ќонунњои механикаи Нйутонро та­ѓйир додан мебояд. Имкони хуб, чунонки гуфтем, мањз имкони сеюм буд. А. Эйнштейн онро суботкорона инкишоф дода, дар бораи ваќту фазо тасаввуроти навин бунёд сохт. Ду «имкон»-и аввалро, чу­нонки маълум шуд, таљриба рад мекунад. Њ.Њертз дар натиљаи кўшишњои таѓйир додани ќонунњои электродинамикаи Максвелл ошкор сохт, ки муодилањои нав дар шарњи як ќатор далелњои таљрибавї ољизанд: чунончи, ба аќидаи Њертз оби равон рўшноии дар он пањншавандаро бояд комилан бо худ барад, зеро он об эфирро бо худ мебарад. Ва рўшної бошад, гўё дар њамин эфир пањн мегардад. Аммо таљриба инро рад кард. Нуќтаи назари Лоренс низ (ки аз нигоњи ў бояд системаи сар­њисоби интихобие вуљуд дошта бошад, ки бо эфири љањонии мутлаќо ќарор алоќаманд аст) дар таљрибањои бевосита рад шуд. 196 Агар суръати рўшної танњо дар системаи сарњисоби ало­ ќаманд бо эфир 300 000 км/с мебуд, онро дар њар гуна сис­темаи шастии сарњисоб чен карда, њаракати ин системаро нис­бат ба эфир ошкор сохтан ва суръати ин њаракатро ёфтан им­конпазир мешуд. Мисли он ки дар системаи сарњисоби нисбат ба њаво њаракаткунанда шамол ба вуљуд меояд, њан­гоми нисбат ба эфир (албатта, агар эфир вуљуд дошта бошад) њаракат кардан низ бояд «шамоли эфирї» пайдо шавад. Таљрибаи доир ба ошкор сохтани «шамоли эфирї»-ро аз рўйи аќидаи 12 сол муќаддам баёнкардаи Максвелл с. 1881 олимони амрикої А. Майкелсон ва Э. Морлї анљом додаанд. Дар ин таљриба суръати нисбии рўшної дар самти њара­кати Замин ва дар самти нисбат ба он амудї муќоиса карда шудааст. Таљриба ба воситаи асбоби бисёр даќиќ интер­фе­рометри Майкелсон бо камоли даќиќкорї сомон дода шуда­аст. Таљриба дар соатњои гуногуни шабонарўз ва дар фаслњои гуногуни сол борњо такрор карда шуда бошад њам, њамеша натиљаи манфї додааст, яъне нисбат ба эфир њаракат дош­тани Заминро ошкор кардан муяссар нагардид. Њамаи ин ба он монанд мебуд, ки шумо сари худро аз ти­ре­заи мошини бо суръати 100 км/ст њаракаткунанда берун ба­роварда, шамоли пешорўро њис накунед. Хулоса, ѓояи мављудияти системаи сарњисоби барта­рият­дор аз санљиши таљрибавї нагузашт, њељ гуна муњити махсус – «эфири рўшноибаре», ки ин гуна системаи бартариятдорро бо он алоќаманд кардан мумкин бошад, вуљуд надорад. * * * Ќоидаи бунлодии нисбиятро бо электродинамикаи Максвелл мутобиќат додан танњо дар сурате имконпазир буд, ки аз та­ саввуроти классикї дар бораи ваќту фазо (ки аз рўйи онњо гўё дарозињо ва љараёни ваќт ё худ мурури замон ба системаи сар­њисоб бастагї надоранд) даст кашида шавад. 197 §53. Постулатњои1 назарияи нисбият Назарияи нисбият дар заминаи ду постулат бунёд шудааст. Барои шарњи натиљањои манфии таљрибаи Майкелсон ва таљрибањои дигаре, ки мебоист мављудияти њаракати Заминро нисбат ба эфир собит мекарданд, фарзияњои гуногун пешнињод мешуд. Мурод аз ин таљрибањо дарёфти шарњи ин буд, ки чаро мављудияти системаи бартариятдори сарњисобро ошкор кардан муяссар намегардад (гўё ин гуна система њаќиќатан вуљуд дошта бошад). Њалли ба куллї дигаргуни ин масъаларо Эйнштейн нишон дод: дар шарњи натиљањои манфии њама кўшишњое, ки барои дидани тафовути байни системањои шастии сарњисоб (системањои инерсиалї) дода шудаанд, фарзияњои гуногун пеш овардан зарурат надорад. Ќонуни табиат аст, ки њама системањои шастии сар­њи­ соб на танњо барои падидањои механикї, балки барои рўйдодњои электромагнитї низ комилан баробарњуќуќ њастанд; дигар ин ки њолати оромї (оромиш) аз њолати њаракати ростхаттаи муназзам тафовуте надорад. Ќоидаи бунлодии нисбият постулати асосии назарияи Эйн­штейн мебошад. Онро чунин таъриф додаанд: њама рўйдодњои табиї дар њама системањои шастии сарњисоб (системањои инерсиалии сарњисоб) њамон як хел љараён мегиранд. Ин нукта чунин маънї дорад, ки дар њама системањои шастї ќонунњои физикї њамон як шакл доранд. Њамин тариќ, ќоидаи нисбияти механикаи классикї њама рўйдодњои табиї ва, аз љумла, рўйдодњои электромагнитиро низ фаро мегирад. Аммо назарияи нисбият на танњо бар ќоидаи бунлодии нисбият асос ёфтааст. Вай постулати дигаре низ дорад, ки ин аст: суръати рафти рўшної дар хало (вакуум) барои њама сис­темањои шастии сарњисоб як аст; вай на ба суръати манбаъ ба­стагї дораду на ба суръати њаракати асбоби сабти сигнали рўшної. Њамин тариќ, суръати рўшної ин љо маќоми махсус дорад. Гузашта аз ин, чунонки аз постулатњои назарияи нисбият бармеояд, 1. Постулат дар назарияи физикї он гуна маќом дорад, ки аксиома дар риёзиёт дорад. Постулат нуктаи бунёдиест, ки исботи мантиќї надорад. Дар физика постулат натиљаи умумият додани далелњои таљрибавист. 198 суръати рўшної дар љойи холї зиёдтарин суръати имконпазири наќли њамтаъсирот аст дар табиат. Барои бољуръатона таъриф додани постулатњои назарияи нисбият љасорати бузурги илмї зарур буд, зеро ин постулатњо хилофи тасаввуроти классикї (дар бораи ваќту фазо) буданд. Дарвоќеъ, бигзор дар лањзаи њамљо будани сари коорди­натњои системањои сарњисоби К ва К1, ки нисбат ба якдигар бо суръати υ дар­њаракат њастанд, дар сари коор­ динатњо шуълаи кўтоњмуддате рўй дињад. Дар муддати t системањо нис­бат ба якдигар ба масофаи υt мекўчанд ва сатњи мављии куравї радиуси ct мегирад (рас.143). Рас.143. Системањои К ва К1 баробар­њу­ ќуќанд ва суръати рўшної дар њардуи онњо як аст; пас, дар назари мушоњиде, ки бо системаи К алоќаманд аст, маркази кура дар нуќтаи О дар назари мушо­њиди алоќаманд бо системаи К1 он марказ дар нуќтаи О1 воќеъ мегардад. Валекин маркази њамон як сатњи куравї дар њамон як лањза њам дар нуќтаи О ва њам дар нуќ­таи О1 воќеъ гашта намета­вонад (!). Ин зиддияти ошкоро аз аќидањое бармехезад, ки онњо дар чањорчўбаи постулатњои назарияи нисбият бунёд шудаанд. Ин љо њаќиќатан зиддият њаст. Вале зиддият на дар дохили наза­рияи нисбият аст. Моњияти ин на­зария бо тасаввуроти классикї дар бораи ваќту фазо, ки барои суръатњои баланди њаракат но­дурустанд, зиддият дорад. * * * Њарду постулати назарияи нисбиятро дар ёд доштан мебояд. Инчунин таърифи системаи шастї (системаи инерсиалї)-и сар­њи­ собро фаромўш накунед: системаи шастї системаест, ки љисм­њои озод1 нисбат ба он бо суръати доимї њаракат ме­кунанд. 1. Яъне љисмњое, ки бо чизе таъсири мутаќобил надоранд. 199 нисбият чї замина дорад (яъне асоси онро чї тасдиќот ? 1. Назарияи ташкил медињанд)? 2. Тафовути байни постулати якуми назарияи нисбият ва ќоидаи бунлодии нисбият (принсипи нисбият)-и механикї дар чист? §54. Нисбияти њамзамонї То ибтидои а.ХХ касе шакк намеовард, ки ваќт (замон) мутлаќ аст: ду њодисае, ки барои сокинони Замин њамзамонанд, барои со­ кинони њар гуна нишемангоњи дигари кайњонї низ њамзамон мебо­ шанд. Назарияи нисбият нишон дод, ки ин пиндошт дуруст нест. Сабаби беасос будани тасаввуроти классикї дар бораи ваќту фазо ин аст, ки дар онњо дар хусуси имкони дар як он (дар як лањзаи баѓоят кўтоњ) аз як нуќтаи фазо ба нуќтаи дигари он расидани таъсироти мутаќобил ва сигналњо фарзи нодурусте пазируфта шудааст. Нињої (охирнок) будани суръати густариши таъсироти мутаќобил зарурати ба дараљаи хеле амиќ таѓйир додани тасаввуроти муќаррариро дар бораи ваќту фазо ба миён меорад. Тасаввуроти дерина дар бораи мутлаќ будани ваќт, ки гўё њамеша бо њамон як оњанг, тамоман новобаста ба њайуло (материя) ва њаракати он љорї бошад, ѓалат будааст. Агар фарз кунем, ки сигналњо дар як он пањн мешаванд, изњори он ки ин сигналњо ба ду нуќтаи људогонаи фазо А ва В дар як ваќт мерасанд, маънии мутлаќ хоњад дошт. Дар нуќтањои А ва В ду соат гузошта, онњоро ба воситаи сигналњои онї (лањзагї) њамзамон (ё чї хеле ки мегўянд, синхронї) гардонидан мумкин аст. Агар ин сигнал аз нуќтаи А дар лањзаи, масалан, 0 ст 45 даќ фиристода шавад ва он њамон лањза (аз рўйи соати В) ба нуќтаи В ояд, пас, њарду соат њамон як ваќтро нишон медињанд, яъне гашти онњо њамзамон мебошад. Вале агар соатњо њамзамон (синхронї) набошанд, соати аќибмондаро ба ќадри зарурат пеш бурда, онњоро њамзамон кардан мумкин аст, то ки дар лањзаи фиристодани сигнал њамон як ваќтро нишон дињанд. Ду падида, чунончи, ду рўйдоди барќ он гоњ њамзамонанд, ки дар лањзаи рўй додани онњо соатњои њамоњанг њамон як ваќтро нишон дињанд. 200 Дар хусуси њамзамон будан ё набудани ду њодисаи дар нуќтањои А ва В рўйдињанда он гоњ хулоса гирифтан мумкин аст, ки дар он нуќтањо соатњои њамоњангона коркунанда мављуд бошад. Лекин агар суръати густариши сигналњо на беинтињо зиёд бошад, пас, соатњои аз якдигар дар ин ё он дурї воќеъ­гардидаро чї тавр њамоњангї додан имконпазир аст? Табиї мебуд, ки барои њамоњанг гардонидани гашти соатњо сигналњои рўшної ё умуман сигналњои электромагнитї исти­фода шавад, зеро ки суръати рафти мављњои электромагнитї дар хало (вакуум) даќиќкорона чен карда шудааст ва даќиќан маълум аст. Дар санљиши соатњо аз рўйи сигналњои радиої мањз њамин усул истифода мешавад. Сигнали радиої имкон медињад, ки шумо соати худро бо соати даќиќи намунавї (соати эталонї) њамзамон гардонед. Масофаи байни маркази радио (радиостансия) ва хонаи худро дониста муддати таъхири сигналро муайян кардан осон аст. Ин фосилаи ваќт (ислоњ) хеле ночиз аст ва дар њаёти њамарўзаи мо роле намебозад, вале барои масофањои дури кайњонї хеле бузург буда метавонад. Биёед, усули содаеро муфассалтар бинем, ки барои њамзамон гардондани соатњо њељ гуна њи­ собукитоб талаб накунад. Бигзор, кайњоннавард донистан хо­ њад, ки соатњои А ва В-и воќеъ дар ќисми пеш ва ќисми аќиби киш­тии кайњонї (рас.144) чї Рас.144. дара­ља њамзамон њастанд. Бо ин маќсад ў ба воситаи манбаи нисбат ба танаи киштї бењаракати рўшної дар миёнаљойи киштї як шуълаи кўтоњмуддати рўшної ба вуљуд меорад. Рўшної то њарду соат дар як ваќт мерасад. Агар њарду соат дар њамон як лањза њамон як ваќтро нишон дињанд, метавон гуфт, ки гашти онњо ња­моњанг аст. Аммо ин танњо нисбат ба системаи сарњисоби бо киштї алоќаманди К1 дуруст аст. Вале дар системаи сарњисоби К, ки киштї нисбат ба он дарњаракат мебошад, сурати њол дигар аст. Соати А аз љойи пайдоиши шуъла (нуќтаи С) бо мурури замон дур мешавад ва, аз ин рў, рўшної барои то ба соати А ра­си­дан бояд масофаи назар ба нисфи дарозии киштї бештареро паймояд (рас.145, а, б). Соати ќисми аќиби киштї – соати В бошад, баръакс сўйи шуъла њаракат мекунад, 201 Рас.145. яъне дар ин мав­рид роњи сигнали рўшної назар ба ними дарозии киштї кў­тоњтар аст. (Дар рас.145,а координатњои х ва х1 гоњи пай­ доиши шуъла баробари якдигаранд: дар рас.145,б лањзае тасвир ёфтааст, ки дар он рўшної то ба соати В мерасад). Бинобар ин мушоњиди алоќаманд бо системаи К хулоса ме­гирад, ки сигнал то њарду соат на дар як ваќт мерасад. Ду њодисаи дар нуќтањои А ва В рўйдињандае, ки дар сис­ темаи К1 њамзамонанд, дар системаи К њамзамон нестанд. Аммо њарду система ба таќозои ќоидаи нисбият комилан баробарњуќуќ њастанд. Ва њељ яки онњо дар муќобили дигарї бартарї надорад. Пас, мо маљбурем хулоса бигирем, ки њамзамон будани њодисањои фазоан људо нисбї аст. Сабаби нис­бияти њамзамонї, чунонки мебинем, нињої будани суръати рафти сигналњо мебошад. Њалли парадокси алоќаманд бо сигналњои куравии рўш­ної, ки дар §54 муоина шуданд, мањз дар нисбияти њамза­монї нињон аст. Расидани рўшної ба нуќтањои сатњи куравии маркази 0 танњо дар чашми мушоњиде њамзамон менамояд, ки ў нисбат ба системаи К ќарор бошад. Вале дар назари мушо­њиди алоќаманд бо системаи К1 рўшної ба он нуќтањо дар лањ­зањои гуногун мерасад. Пайдост, ки мавриди акси ин низ дуруст аст: дар системаи К рўшної ба нуќтањои сатњи курае, ки марказаш дар нуќтаи 01 аст, на дар як ваќт (чунонки дар чашми мушоњиди алоќаманд бо системаи К1 менамояд), балки дар лањзањои гуногун мерасад. Пас, ин љо њељ гуна парадокс љой надорад. * * * Њамзамонии њодисот нисбї аст. Инро ба таври аёнї тасаввур кардан, «эњсос кардан» аз доираи имкони мо берун аст, зеро суръ­ 202 1 2 0,999 999 999 l c tgα d 22 d12 2hk d h m0 p L l ( d d )( d d ) 2 h d . 2 1 2 2 1 k ати рўшної назар ба суръатњое, ки хоси њаракатњои мост, садњо 1 2 h бор зиёд Hмебошад. c hk d L d 2 d1 p Н= h =30 м. D F l t Чї гуна рўйдодњоро рўйдодњои њамзамон мегўянд? hd kλ k DA SD m 0 D AC BC §55. Натиљањои асосие, ки аз назарияи 2 m0c 2 kλпостулатњои D h E mc x H нисбият , бармеоянд k d 2 lx h Аз постулатњои назарияи нисбият чанд натиљаи аљибе сар 1 c 2 λD мезанад, ки хосиятњои ваќту фазоро Дарёфти ин lH hk мекунанд. h hk 1ифода . x натиљањо тоHдараљае мураккаб аст. Бинобар ин d мо заминаи тавли­ E h m 2 ди ин натиљањоро муоина накарда, танњо бо тавсифи мухтасари c sin α мекунем. онњо иктифо d h n λ 5,6 10 5 cм E0 m0 c 2 sin β D Нисбияти масофањо. Масофа бузургии мутлаќ нест. Масо­фаи sin α њаракати љисм (нисбат ба ин ё он системаи m0 тайшудаsin баβ суръати d 0, 727. m , 4 k n сарњисоб) бастагї дорад. 2 λ 1 2 Бигзор, системаи сарњисоби К ќарор бошад. Даро­ AB милае Htgα дар htgβ 7 c 1 k 2 ? 5 Назарияи 10 зии миларо бо l0 ишорат мекунем. нисбият барои дароH дар tgβ системаи К , ки мила нисбат ба он бо суръати m0 зии ин мила υ 1 p d sin kλ дарњаракат h аст, tgα ин гуна формула муќаррар кардааст: 2 tgβ sin β n tgα sin α 2 l l0 1 2 , c 1 (6.1) c2 p F Ин хулоса яъне ба H гуфти назарияи нисбият l<l0 мебошад. t кўтоњ­ 1 τ (дарозии τ0 n, андозаи љисм шуди релативии љисм)-ро дар системаи 2 h њаракатманди сарњисоб ифода мекунад. m0c 2 2 1 2 (Калимаи «релативї» E mc c мешавад, ки дар онњо барои ифодаc кардани мавридњое истифода 2 n 1 њаракати муоинашаванда бо суръати наздик ба суръати рўшної c2 2 1 рўй медињад). λ d 2фосилањои k 1 1 12 фосилаи ваќти Eбайни Нисбияти ваќт. Бигзор, ду2 0 m0 c 2 c њодисаи дар њамон як нуќтаи системаи шастї (системаи инер­ сиалї)-и сарњисоб К рўйдињанда τ0 бошад. Инњо ду њодисае, масалан, ду зарби пайдарпайи метрономе буда метавонанд, ки баъди њар сония садо медињад. 203 AB Htgα htgβ H tgβ h tgα c2 5 10 7 d sin kλ p m0 2 c2 2 Дар маврид фосилаи ваќти байни ин њодисањо τ дар систеtgβ инsin β l l 1 n 0 2 маи сарњисоби аст), tgα sin α К1 (ки нисбат ба К cбо суръати υ дарњаракат p ин хел ифода карда мешавад: F t 1 H τ τ0 n, (6.2) h 2 m0c 2 2 1 2 E mc c c 2 n 1 Пайдост, ки τ > τ0 аст. Ин мавриди 1 кўтоњшуди релативии фо- c 2 2 силаи ваќти байни λ ду рўйдоди паёпай аст дар системаи сарњисоби d 2k 1 1 12 њаракаткунанда. E0 m0c 2 2 c 1 Дар сурати υ<<c будан дар формулањои (6.1) ва (6.2) бузургии υ /c -ро ба эътибор нагирифтан раво аст. Он гоњ l ≈ l0 ва τ ≈ τ0 мешавад, яъне дар ин маврид кўтоњшуди релативии андозањои љисм ва кўтоњшуди ваќтро дар системаи сарњисоби њаракаткунанда ба эътибор нагирифтан љоиз аст. Ќонуни релативии љамъбандї (љамъшуд)-и суръатњо. Тасав­ вуроти нави релативї дар бораи ваќту фазо фањм кардани ќонуни нави љамъ шудани суръатњоро талаб мекунад. Равшан аст, ки ќонуни классикии љамъбандии суръатњо дар ин маврид нодуруст мебуд, зеро он мухолифи хулосаи доимї будани суръати вакуумии рўшної аст. Агар вагоне бо суръати υ дар­њаракат бошад ва дар даруни он ба самти њаракат мављи рўшної пањн шавад, суръати он нисбат ба замин бояд боз њам ба с баробар бошад, на ба с+υ. Ќонуни нави љамъбандии суръатњо бояд мањз њамин натиљаро ифода кунад. Мо ќонуни љамъбандии суръ­ат­њоро барои мавриди хусусие менависем, ки љисм ба ќадди тири Х1-и системаи сарњисоби К1 (ки, дар навбати худ, нисбат ба системаи К бо суръати υ њаракат мекунад) дарњаракат бошад. Зимнан, гоњи њаракат тирњои координатии Ох ва Ох1 њамеша рўйи њам меоянду тирњои Оу ва Оу1 ва инчунин Оz ва Оz1 нисбат ба худ дар њоли мувозї Рас.146. мемонанд (рас.146). 2 204 2 tgβ sin β n tgα sin α 2 l l0 1 2 c c2 p F t 1 H τ τ0 n, Суръати њамон як љисмро нисбат h 2 ба К1 бо υ1 ва нисбат баm c 2 0 1 К бо υ2 ишорат мекунем. Он гоњ ќонуни релативии E љамъбандии 2 mc 2 c c суръатњо 2 n шакли зайл мегирад: 1 c2 2 1 (6.3) λ d 2k 1 1 12 E0 m0c 2 2 c λ v v U1 Дар сурати 2υ<<с ва υ1<<с будан узви 12 -ро дар махраљи (6.3) c б n c U 2ба эътибор нагирифта, боз љамъ­бандии m 2 λ c 8 10 7 њамон ќонуни классикии c c eU Cсуръатњоро њосил мекунем: 2 c c 2 n1 7 c c υ2=υ1+υ λ б 8 10 1 2 λ U1 Агар υ =c бошад, суръати υ2 низ баробари буд, чу- 1 N 0 Nm c хоњад 1 vc с vб 1 hv A 0 λ 2 нонки инро постулати дуюми назарияи нисбият таќозо мекунад. 2 C λ . 2 2 4 υ n2 Дар7њаќиќат, n n c m m 2F n λc U 8 10 A c c eU б t 2 vmin 1 c c 2 2 N N λn λ c 0h n c λ 8 10n7 2 2 h 1 . 2 p 2 n б 1 2 m 2 2 n c F n 2λ n1 h t t hv A 2 релативии љамъшуди суръатњо ин аст, T λ n . Хосияти аљиби ќонуни N N 2 2 π 5υ 0 n nn барои њамаλгуна 5m10 Fυ1 ва υ (ки,p ба аз с зиёд нес­ c 5,суръатњои mяќин, υ n 2 ки n2 A t 238 n1 танд) суръати натиљавї υ2 аз с зиёд буда υнаметавонад. vmin 92 U hv λn λ λc m 2 h 2 h . h c . p * * * m0 sin α 2 2 2n1n τ 1,4T 4nn F h m 2 релативииtљамъбандї (љамъшуд)-исуръатњо дуруст 14p mc sin β 1 Ќонуни n 2 π 5 N Мушаки kλ кайњонии бузургеро 1 2 d1 p λ c 5,аст, 5 10 вале аёнїdнест. тасаввур ку­ 7 2 mυ c 2 бо суръати наздик ба суръати 1 ки нисбат ба Замин нед, hv рўшної с 14m N 24He υ2 sin α 0λc d 7 m 2 2 бошад. бузург хурде људо d 2 Бигзор, D (hkаз ин) мушаки , h дарњаракат .n 2 мушаки c2 2 1 m 2 ва нисбат ба мушаки бузург суръатеро соњиб гардад, ки он 4nшавад 0 2 n m c hv h 9 L m 2 нисбат ба Замин бошад. Аммо Be 24AHe p суръати mc мушаки 4hv tgα ба суръати с наздик d 2 2 2 d 2 dH k λ c λ суръати бузург хоњад 1хурд ќариб њамчени d1 D (hk1мушаки 2) . 2 буд, на бештар. 2c 1 2 0,999 999 99944. Eб 2 m l M c d 2 2 2 2 tgα d 22 D hk Дар) 2чї , dгуна 2h2 k d њаракат ќонуни релативии v vminc суръатњои љамъшуди 2 2 d 1 h (1. 1 2 2 7 1 4 m0 ба њамин суръатњо (ё худ ќонуни љамъбандии суръатњо) 2 гуна c 3 Li 1 H 2 p m L2 l 2 ќонуни hv d 2 (классикї d d 2 )((ќонуни d 2 2 d1 Галилей) ) 2hk d . бадал мешавад? 2A 2 E hv d1 D (2.hk Суръати ) . 1рўшної 1 2 аз суръатњои њаракати њамаи љисмњои дигар 27 1 H h 2 13 Al 0 n 1 дорад? 0,999 999 99944. c чї2тавофути куллї 2 h h cd A 1 d 2 d1 k 7 4 d 22 Ld1h2 2hk d v v p 2π min 3 Li 1 H 2 Н= =30 м. D m F h l 0 t p h 235 h d 2 k E hv ω (DA d1 dSD )( d d ) 2 h d . pU 2 2 1 205 92 kλk m0 1 2 λ D c AC BC h 238 239 hd 2 Npq m0c 2 kλ Dp 92 UF 93 d 2 d1 k 2π hk E mc x H D max 4 , dt F 2 lx h 239 239 1 ? §56. Бастагии масса (љирм) ба суръат. Динамикаи релативї 1N 1 vc vб 2 c 2 Ќонунњои механикаи Нйутон дар суръатњои баланди њаракат m 2 мекунанд. λ cбо тасаввуроти 8 10 7 нав дар бораи ваќту фазо нољўрї пайдо c c eU б c c 2 Танњо дар мавриди паст будани суръати њаракат, яъне дар мав­ 2 N c c λ бриди 8 дуруст 107 1 классикї будани тасаввуроти дар бораи ваќту фазо 2 m c2 шакли hv A λ ќонуни дуюми Нйутон 2 λn . N υ nn m F (6.4) A t 238 vmin 92 U λn λ як системаи шастии h њангоми аз сарњисоб (системаи инерсиалї) 2 h . p гузаштан ба њамин системаи дигар таѓйир намеёбад (ќоидаи 2 2nгуна τ F n h нисбият риоя мешавад). t 14 5 соњаи суръатњои баланд ин ќонун дар шакли2πмаъмулии 7N λ c 5Вале ,5 10дар p mυ худ (яъне дар шакли классикї) номукаммал аст. 14 hv 1 vc vб υ λλc m v 12Nv 0 N 0 N70N h Мувофиќи . cc2 2б ба4 c 2 ќонуни дуюми12 m 22 Нйутон 2(6.4) ќувваи доимии 1 7 42nn 0 c mљисмро суръати баланди m 8 10 hv h 9 љисм муддати тўлонї 2 c c таъсиркунанда 7 eU б p m mc 2 1 n 4 Be λ 8 10 c c c метавонад. Аммо рўшної 2 суръати c eU d 2дилхоњ d1 kбахшида λ 2 N Ncдар 1 cдарвоќеъ 0 бnλ c cаст c гуна шароит c 8 107 2 2 ва 2 c 2дар 1 2 нињої хало (вакуум) њељ љисм бо 7 суръати 2 c c 2 λ б 8 10 m m cон њаракат кардан 1 суръати бештар аз наметавонад. 2 hv d 2 m t 2 M 2 2 λ 2 c A 2 d D ( h ) , hv A 2 . Таѓйири мебояд, ки муодилаи њаракати 2љисм λ k андаке N барои N 0 2 2T . 2 υ F 1 2 7 nn λ . m суръатњои баланд шакли даќиќ n υ 2 c бигирад. 3 Li A nn t F m 238 m vmin дар шакле hv Aнависем, Биёед, аввал d ќонуни дуюми динамикаро 92 U A 2λ λ d12 D 2 (hk )2 . 2 t h n v 2 27 min ки онро худи Нйутон истифода кардааст: . λ λ 2 p 13 A h 1 0,999 999 99944. n 2n2 2nn 2 τ 1,4T 2 h . F cp h 2 2tn (6.5)A F 7 n1 d 22 d12 2hk d n h v v 14 min t 2π 3 Li h 7N 5,5 10 5 m 0 Дар ин муодила массаи Ин љо p 2πљисм 5 mυ импулси љисм p p аст. λ c 5,5 10 m υ 2 14 1 U n2 hv аз нигоњи физикаи Нйутон ба суръат новобаста пиндошта ме­17 O 235 (d1 d 2 )(d 2 υ d1 ) 2hk d . E hv7 N24ω He 1 m 2 8 192H λc hv шавад.λ υ . c m 2 c2 c m 4nn h Аљаб . 0 аст, ки барои суръатњои баланд низ шакли hмуодилаи 238 h d m k hv h 9Bec 4He1292CU 1 m0 2 1 4nn 2 – дарин маврид d d (6.5) барљой мемонад танњо массаи љисм таѓйир 2 1 p mc 2 6 h 0 n p m 2π4 hv 30 D 2 d11 м.knλ F 1зиёд 2 карданисуръати c λон доимї p mc(со­ љисм массаи меёбад. d 2 d1Њангоми kλ t c 1 22 c 239 λ h E h dнамемонад, балки меафзояд. бит) mc p M2 2б 93 Np kdλ 2 k 12 2 массаро m Вобастагии ба суръат дар заминаи фарзе метавон λ m 0 c D (hk ) , 2D 2 d 2 2 2 1 2ёфт, n ки ќонуни баќои импулс аз нуќтаи назари тасаввуроти нав d 2 D (hk 2 ) , 7 1 4 2 Hq 4 He 239 2 P c фазо He 1 2аст. 2 низ дуруст m0c 2 мо m 3 Li q1α 2 294 kбораи λD ваќту 2 дар Вале ба сабаби мураккаб Fmax 2 hdk 2 E mcc hv A L 2 m2 2 4 2 њисобукитоб ин љо танњо натиљаи онро D (hk будани ) . 2 d ин 2 меорем. 0 27 1R 24 4 hv A d 2 2 Al n H 2 2 d1 D 1(hk )0,999 . 1 2 13 0 2 1 Na 2 H 999 99944. 2 c 999A99944. E E E E 206 c 2 1 2 0,999 n k 7 k v n4He c v vmin d12 2hk d h h2 k 1 2hk λD . kn 11 H Ah24 He 3 Li h h2 h d 2 d1 2hkdd m0 v vmin E m 2 m h p 235 0 d 2 )(d 2 d1 ) 2hk d . p c 2 E 2 hv ω 92 U 1 2 2hk d . (ddh E hv ω 1 d 2 )( d 2 5d1 ) 2 λ 2 0 1 c б t vmin 238U v0 20A 2 λ λ h92 c n 2 2 4 min 2 h λ λ 1 n2 n 2 h . 2 p 2 h . 2 n m p F λ c 2 2nn c 2 2nn eU Fб 2 n 1 1 N0 h Nτ0 vc vNб 1 t N h c 1c 1 2 2 t 2 0 c n 2 2 2 2π 4147 N n2 λ 15,5210 5 λcc5,c5210 5 2π 2 p m υ 2 n 8 10 n7c2Массаи c љисми ќарорро mmишорат υm m 1. Онt гоњ мас­ hvбо p A мекунем 2 λc n c c eU 1 саи њамон б љисм дарλмавриди hv ин N m N hv114N босуръати c 2 υc њаракат T 2 N 0карданаш υ c 2 N 2 . λ m 7 υ 0c 2 n7 c h . c c 2 λ б 8 ќадар 10 . F буд: 4n mh 1хоњад 2 1 m sin α 2c 2 0 A 2 n m0 m 238 4tnn 1 m(6.6) c v U sin β λ hv minm 92 A2 n p2 mc hv p h mc49TtB 2 λ υ h λnn . pd1 d kλ d 2 d1 k 1 2 1 2 cN λN 0 2 . 2 F 1 nn τ 1,4T F m c c 2 1 A t h 2 238m sin α 0 t v m U d 14 M min 2 2 2 92 2 d 2 ба λ n n 2Вобастагии λ 2 dмасса (hk 2π) њара­ ,2 h 7N суръати 2 )D 2 d D ( h , 2 h . p m υ 2 k 1 2 p 2 2 он дар рас. 2147тасвир ёфтааст. 2кати τ 2 1,4T 7 F 1 hvc 2 2nn c14 h4 17 1 L m Чунонки мебинем, њар ќадре ки сур­ N He 3 Li t m d 2 tgα υ 7 2 8 O 1 H m hv A 2d 2 2 14 hv A H 2 ъати25љисм 2 рўшної d1 а)ти D (hk cназдик ) .2 2π d m D02 ба(hсуръ­ λ c 5,5 10 27 N 27 k p. он mυњамон 2 ќадр 1 0,999 999 99944. бошад, массаи m 1 афзоиши 2 13 A hv h 9 299944. 4 12 1 1 0,999 999 l 2 14 1 4cBe hv 2 He 6 C 0 n 2 буд. хоњад 24vHe 2 tgα λ зиёдтар υ2 2hpd mc c c λ A 7N m 2 1 2 d d v ch 2 7 2 1назарk ба суръаmin v vmin d1 суръатњои h . d 2Дар c2 2hk d 3 Li m0c Eб m0 2 h 4nnти рўшної m хеле камmќимати ифодаи p 0 m M h 9 4 p 2 2h d . L l 2 hv 2 He 235 d 22)( p mc hv ω4 Be 2c E 2 hv k2 , d d (k dλ12 d 2 )(d 2 (dd11 ) hkdd21. 2d1 ) E 92 1 c λ аз як кам фарќ мекунад. Чу2 1 1 H h 2 1 2 2 7 1 4 4 2 c c 2 c 3 Li 21 H 2 He 2 He hEб m c hkhv d мушаки h m 238U нончи, барои суръати хоси M A h d L 2 d d d k 2 2 d 2 d 2 2 1 2 p 92 2 πc 2 . Н= 2 h=30 27 1 24 2 π 4 d D ( 2h 1 ) , м. p D 2 k Рас. 147 F 2 Al n Na He =30 м. l кайњонї, D 999км/с 0 1 2 1 аст, F 1 2 99944. 20,999 ки υ≈10 решаимаз7 1 t 13 2 c2 h 24 H t c 3 Li 239 1H h d m A h кур ин гуна ќимат дорад: k p hkdd kλ DA SD A p4 He vv 4 93λNp Li 11H m0 37hv 2 2 2 He d12 D 2kλ(hk mD )2 . D 2 mmin h 27 1 24 λ 0 02 AC BC 13 Al 0 n 1 1 2 0,999 999 99944. 235 p 239q m0A c2 2h2k d . 2 2 D2 h kλD c E hv 2ω mE0c2 mc 92 U q α q7 Fmax 94 k λ 1 4 x H 1 F k d 2 d1 h,2kАз hk d ин 2рў љойи v массаро vmin max E mc Li 2 2 1 H 42H тааљљуб нест, ки афзоиши њангоми 3 d 2 c 4 R h d 0 m0 h будани l x зиёд h шудани суръат pдар 0 1 υ ин ќадр мавриди 1238 92кам 2 U2 239 Np c 2ошкор e v .235U 93 1 EEk c E hv элементарї) (d1 dсохтан )(pd 2 dмуњол ) 2аст. hk d . Аммо заррањои 2π ω Ek En 92 v 2 E lH n λDhk 1 h1k λ2 D . бунёдї (заррањои F 1 knk h v kn баланд x дар hk 1 hk суръатфизои . h муосир то ба239 суръатњои хеле thмошинњои c d h h h 239 0 E h H шитоб hh d дода мешаванд. d Чунончи, Eэлектрон h94 Pu њаракат 238 239 Np e v m агар бо суръате p 93 1 λm 2 92 U 93 Np d 2 d1 кунад, m k c 22π(яъне 299 910 p рўшної танњо 90 км/с кам c sin α 0 D ки он аз суръати F dh 40 5 км/с) n бошад, 2 суръатфизои 239 d h массааш 5 cм 6 10меафзояд. cмq q2 EМошини t 5,бор mPu 239 239 2 5,06cλ210 sin βh d λ 2 m 0 94 0c h E m αc D 0 0 мета­ онад, ки суръати он Fmaxќадр тезонда 1H pв 93 Np 94 Pu E mcD ин заррањоро kλ kэлектронњо 2 m 2 4 R λ 0 0 м/с камї m sin α аз суръати рўшної њамагї 40-50 мекунад. Массаи Dонњо 14 α sin 0 d β ин гуна d0,электрон 727.1 2назар m0 m , 6C 0, 727. 239 ба массаи электрони ќарор таќрибан 2000 4 k m , 2 n c 2 Pu 4 k q q 94 kλбор D зиёд меояд. Барои Em En α 2мадори λ E дар 2 0 cEдоиравї k n 2 Ek 4 0 њаракат F1max λ устуворона mcv 2 kn 24 0 . hAB k Htgα htgβ r0 1 2 D 4 R h h h r . c α htgβ dкардани ба электрон 0 0 бояд бо 2 me2 E10ин 7 гуна электрон 5 10 7 майдонимагнитї c2 me 5 1 m 2 c2 H tgβ c λD m0 Ek En Ek En hv E 2 m 1. Дар физикаи назарии вуљуд танњо бузургии p киv 0 дорад, d sin муосир kλ тамоюле kn m0-ро, kn p k hh htgα h . d sin k λ 2 hhvkn hEk hEn 2 k 1 яъне 2 релативии 3 4(6.6)-ро 1 исоромишро масса гўянду мафњуми массаи 2 cм E0 kmмассаи c 3 E 0 d 1H 1 1 H2 2 He 0 n теъмол накунанд. M M 4 m 2 2 1 2 M M 4 4 X 2 c tgβ sin β Z Z 21 c 14 c β Z X Z 207 2Y 2 He lα l0mn01 5, 2 l l0 1 c 2 6C tgα n dhsin m 2 2 1 3 43 c α λ 5,6 102 cм p E m c 2 0 0 p 1 H1 H 2 H 1H F E 1 4 D H 1 1 2 1 t D 1 r0 t 02F . H m 14 4 m n, τ τ c 1 τ τ 0 me C m 4 2 He 6 0 2 . h d 2 0 He m , 2 2 2 k 4 2 n1 n2 h c . cυ2 hv λc m 1 4nn λ hυ 0 . m hv2 m h c 9 sin α 2 1 m 4n2n h . p mc m c 0 4 Be m0 n 2 1 d d 4knλn 2 c hv λ m1 2 1 sin β 1 n h d 2 cd21 kλ2 1 p mc 1 n 2 2 d d k λ 1 зарурии λM m 2 1 ќуввае таъсир ки он 2аз ќувваи мутобиќи мавридиcc d бахшад, 2 2 21 c2 d D ( h ) , sin α 1 2 ба њисоб kнагирифтани вобастагии масса ба d суръат таќрибан 0 2 m 2 2 2000 2 n 2 1 2d 22 D 2 (hk ) 2 , 2ба7 2 зиёд 2бошад. d 2 бор Барои њисоби масир (траектория)-и зарраи c 1 2 n d 2 D (hk ) , 3 Li 1 m2 2 c 1 натиљаи hv Ба A иборати ландсуръат механикаи Нйутон ѓалат медињад. dL 2 2 2 c tgα )2 . мавридњои бо d12 дигар, D 2 (дар hk њама 2 m 2 27 L d 2 суръати 2 2 њаракат кардани баланд H 2 2 13 Al d D ( h ) . 1 0,999 999 99944. hv A d (6.6)-ро k 2 2 2 21эътибор заррањо формулаи ба гирифтан мебояд. Дар ин H 2 2 d1 D (hk ) . c 2 1 A2 0,999 999 7 2 бояд чунин c ёфта шавад: 1 0,999 999 99944. d 22 сурат d12 импулси 2tgα hk d l љисм v v Li min 2 2 2 h A 3 1 dc 2hk d dm 2 h 2 2 0 1 p d 2 d1 2hk d v(6.7) vminm 235 2 (d1 d 2 )(d 2 d1 ) 2hk d . p ω 0 h E hv 92 U m 0 L l 2 1 p ( d d )( d d ) 2 h d . 2 1 2 2 1 k c (d1 dH2 )(dh2 d1 ) 2hk d . 2 h E hv1 cω2238 h d 1 k ќонуни асосии динамикаи Вале релативї бояд дар њамон шак- 92 U 2 d 2 d1 chk d p 2π h 0 м. D навишта ли пешина шавад: L 238 d d F2 1 hk dh p =30 м. D 92 U d 2 dН= t F 1 239 p h t 2π lD h =30 м. hk d Np (6.8). 93 F p kλ m0 t hk d λ h 239 D hDA kλ d SD љисм дар ин мав­ Dрид аз њосили зарби pm 0 фарќ 93 N k импулси kλАммо SD 239 m0 (6.7)2 ёфта шавад. λ Pu AC BC меку­ н ад ва бояд аз рўйи формулаи q q D 94 m0c kλD α 2 Fmax BC kλDдуним hk Њамин тариќ, масса Eкидар mc 2тўли 2 m c асри баъди сари Нйу2 0 mc d kλD 0 R qα q hk 2 2m0c 2 E4 x H 2 тон собит (доимї) пиндошта мешуд, дарвоќеъ ба суръат вобаста F , 1 d h E mc H max 2 2 k 2 h заи афзудани суръатиcњаракат 4 R , 1 будааст:ldбаx андо­ массаи љисм, ки 0 Ek En Ek En 2 λD h c 1 таъйин v kn h хосиятњои hk 1 hk шастдорї . 2 (инер­сия­дорї)-и онро мекунад, D λ h зиёдh h c lH d Ek En Ek E hE hk 1 hk . λD ме­шавад. v H kn d h hxk 1 Hhkh . m 2 hE h h c Дар сурати υ→c будан массаи љисм мувофиќи (6.6) бењад ме m d E h c2 m 2 2љисм ба сифр майл мекунад dh (m→∞); афзояд бинобар ин шитоби 5 2 λ 5sin ,6 α10 ncм E0 дароз m0 cdтаъсир hc 5 2 ваDбо вуљуди муддати дуру доштани ќувва суръати 1H λ 5 , 6 10 cм E0 m0 c dsin h β n λ дигар амалан 5,6 10 5намеафзояд. cм љисм 14 Em0 D m0 c 2 D 6C 0 суръатфизоњои заррањои барќа­ d Зарурати 0, 727. дар њисобукитоби m , sin α m0 k 4 sin d 2 β 0, 727. in α m 2 , электрнок) истифода муодилаи4 релативии m4кардани λ (заррањои km 0 d n 0 0, 727.манд 2 1 , D r . 2 λ 4 k далели hntgβ њаракат он аст, ки назарияи нисбият дар 0замони2 мо c 2 1 ба me 4 2 5 10 7λ AB Htgα htgβ 2 0c илми муњандисї (илми инженерї) табдил ёфтааст. 7 2 r0 . 5 110 tgα htgβ 2 7аслии мутобиќат m c 2 Ќоидаи (монандагї). Ќонунњои механикаи me 0 5 10 hv E E p e d sin kλH tgβ kn k n m 0 2 Нйутон ватасаввуроти классикиро 3 чун d sin m0kдар λ бораи ваќту pфазо β hv E4k 2En p1 2 (ки барои суръатњои d sin 2h kλtgα механикаи релативї мавриди хусусии M M kn 4 назар α c аст) 12He2 1 e. Z X Z 2Y 22 муоина кардан хеле паст дуруст мумкин l ба l0 суръати 1 2tgβ рўшної n c 4 3 1 sin β M M 4 2 l l0 ќонуниятест, 1 n зуњуроти аст. Инc хулоса ки он ќоидаи ас­ X Y 2 He c 2 натиљаи in β 2 Z Z 2 p 1 l мутобиќат l0 tgα 1 2 sinном α дорад. n АзFрўйи инc ќоида њар1H лии гуна назарияе, 1 2 p c in α mv нисбат t p ба назарияи пешина амиќтар 1 F ва 1 ки рўйдодњои табиатро 4 2 τ τ0 H t F 1 H2 1 He 2 τt τ 0 њамон 1n, карданї бошад, фарохтар њадди ифода m0c 2 2 навиро бояд чун 2 1 4 h τ τ 2 2 0 mcбигирад. охири имконоти назарїEфаро M M 0 m0nc 2 HeY 2e c 1 22 2 Z X E Z 1 mc 1 2 mc 208 1 c 2 E mc12 c 2 0 M 1 n c 2 X Z M1Y 011e s 2 0 Z c 2 n c2 1 1 e λ 2 2 1 s 2 1 121 0 c λ E0 m0c 1 e 2 c d 2k 1 2 1 1 2 λ E0 m0c 2 2 k 1 1 12 E m cc2 Зарурати эљоди ќоидаи мутобиќатро барои ифода кардани ало­ќамандии назарияњои квантї ва классикї пеш аз њама олими бузург Нилс Бор дарк кардааст ва онро шакл додааст. Ќонунњои механикаи Нйутонро чун мавриди хусусии ме­ ханикаи релативї (ки барои суръатњои назар ба суръати рўш­ної хеле кам дуруст мебошад) муоина кардан мебояд. * * * Муодилаи релативии њаракат (ки дар он вобастагии масса ба суръат ба назар гирифта шудааст) дар бунёди суръатфизоњои заррањои барќаманд ба асбобњои дигари релативї истифода ме­ шавад. 1. Формулаи вобастагии массаи љисмро ба суръати њаракати он ? 2. нависед. Ба чї шарт метавон гуфт, ки массаи љисм ба суръати њаракати он вобастагї надорад. §57. Робитаи байни масса ва энергия Биёем акнун ба сари яке аз муњимтарин хулосањои назарияи нис­бият – робитаи умумии байни масса ва энергия, ки дар физикаи њастаи атом ва физикаи заррањои бунёдї (заррањои элементарї) маќоми муњим дорад. Робитаи байни масса ва энергия бевосита аз ќонуни баќои энергия ва аз он далел бармеояд, ки массаи љисм ба суръати њаракати он бастагї дорад. Ин аз мисоли содаи зайл аён аст. Дар сурати дар ягон зарф гарм кардани газ ба он энергияи муайяне дода мешавад. Суръати њаракати бетартибонаи молекулањо ба њарорат вобаста мебошад ва ба ќадри гарм шудани газ меафзояд. Афзоиши суръати њаракати молекулањо мувофиќи формулаи (6.6) аз афзудани массаи њамаи он мо­лекулањо далолат мекунад. Пас, массаи гази даруни зарф дар на­тиљаи афзудани энергияи дохилии он зиёд мешавад, яъне дар байни массаи газ ва энергияи он алоќамандие вуљуд дорад. Формулаи Эйнштейн. Эйнштейн бо ёрии назарияи нисбият дар байни масса ва энергия формулае муќаррар кард дар ни­њояти содагї ва умумият, ки ин аст: 209 p 92 d 2 d1 2π (d1 dD2 )(d 2 d1 ) 2hkdp. F 2 E hv ω 1 2 t 239 2 h c hk d p h 93 Np 238 9 kλ hk d m0 λ 92 U dD2 d1 p 2π =30 м. D F 239 qhα q t2 94 Pu m0c 2 kλD 239 Fmax (6.9) 2 hk d E mc hk p 93 Np 2 kdλ D 4λ0 R m 0 D 1 2 C c Ek En qEαk q En m0c 2 khλD λD . 2 kn Fmax ва h h љисм ё маљмўи масса mc ба њосили vзарби E љисмњо H kk Энергияи 1 k h h 2 4 0 R 2 h d суръати рўшної , E баробар мебошад. дараљаиdдуюми m 2 1 2 Дар сурати таѓйир ёфтаниc энергияи системаи физикї массаи c Ek En Ek En D λ d hhниз он таѓйир мепазирад: v 2 3 kn h5k,6110hk 5 cм . E m c 2 λ h h1 H h1 0 0 d E D h (6.10) m 2 14 m0 c 6C d 0, 727. m , 4dh 5,зариб k λАзбаски 5 (коэфисент)-и n 2 басе хурд аст, бинобар 2 1/с ин 6 10 cм E0 m0 c E λ 4 0 2 D 1 D 1 таѓйироти намоёни масса танњо дар сурати хеле зиёд будани r . 2 htgβ 0 2 c m me кимиёї 1 таѓйироти 5 10 7 nα энергия имконпазир мебошад. Дар вокунишњои m0 d 0, 727. mmгарм кардани , (реаксияњои љисмњо дар шароити k 4 химиявї) ё њангоми 2 n 2 0 hv Ek 4 En 2 p e d sinмуќаррарї kλλ таѓйироти энергия он12 ќадр кам аст, ки knтаѓйироти 0 ба 3 r0 . c2 gα htgβ 2 7 он мутобиќи массаро дар таљриба ошкор сохтан муњол аст. Чой1 me 5 10 M M 4 4 2 1 X Z аммо c массаи бештар Zдорад; 2 назар ба чойнаки сард 2Y 2 He гарм ин e. βn l lнаки m0 0 1 2 3 pтарозу d sin c њатто kλ бо даќиќтарин тафовут «њис» намешавад.hv Танњо kn Eдар k En 2 p α 1 табдилоти њастаї ва заррањои бо1 Hон алоќаманди Fбунёдї 1 2 1 таѓйироти M M 4 4 2 2 mv t 1 X Y He масса хеле зиёд аст. c nβ Z Z 2 2 2 4 l0 1натиљаи He n τ τ 0l Дар 2 2 2 таркиши бомбаи энергияи баѓоят зиёд 2 c 2 њидрогенї nα m0c 1 10 17 p ки 1 n p – ќариб mc M 0дар Fин аз 2энергияи MZэлектрикии c 2 Љ ба вуљудEмеояд, X 1 H Z 1Y 1 e тамоми кураи t чандрўз истењсолшаванда зиёд 1 Замин дар муддати 1 2 4 τ 1Ин τ0 энергия (энергияи таркиш)-ро si аст. ва 0тобиши 2 cзаррањо 2 He дар ин 2 2 e n 1 m c λ 2 маврид њосилшаванда бо худ 0 1 2 sin 2mc E мебаранд. M 1 12 c X Z M(6.9) Y 01 e E m c 2 Z 1 Энергияи оромиш (энергияи сокин). Мувофиќи формулаи 0 0 2 c 1 2 низ соњиби энер­гия љисм дар сифрї (=0) будани суръаташ 1 сурати 0 c 2 1 e мебошад. энергияи оромиш ном энергия аст, ки ин тавр ифода λ Ин 1 2 k 1 2 карда 1мешавад: E0 m0c 2 c 2 м. E0 = m0c (6.11) Ин натиљаи шоистаи тањсину таваљљуњ аст. Њар гуна љисм танњо ба сабаби маљудияти худ аллакай соњиби энергия мебошад ва миќдори ин энергия ба массаи оромиш m0 мутаносиб аст. Аёнитарин исботи мављудияти энергияи оромиш ин аст, ки дар табдилоти заррањои бунёдии дорои массаи оромиш (m0≠0) ба заррањои бемассаи оромиш (m0=0) энергияи оро­миш комилан ба энергияи кинетикии заррањои «навзод» му­баддал мешавад. 210 * * * Дар физика танњо ду «формулаи бузурге» њаст, ки бо вуљуди шакли бисёр сода доштан баѓоят фарогиранд. Якеи онњо формулаи Эйнштейн Е=mc2 асту дигаре – формулаи Планк, ки бо он шумо дар фасли «Физикаи квантї» шинос хоњед шуд. ? 1. Ќонуни робитаи мутаќобили масса ва энергия чї моњият дорад? 2. Энергияи оромиш (энергияи сокин) чист? 3. Чаро њангоми гарм кардани љисм афзоиши массаи онро ошкор сохтан муяссар намегардад? Машќи 7 1. Дар назари мушоњиди савори ќатора барќ дар нуќтањои А (пеши ќатора) ва В (паси он) дар як ваќт рўй дод. Дар назари мушоњиде, ки дар рўйи Замин ќарор истодааст, кадом барќ зудтар ба Замин мерасад? 2. Массаи электрони дарњаракат назар ба массаи электрони ќарор 40 000 бор зиёд аст. Электрони дарњаракат чї гуна суръат дорад? 3. Агар як килограмм об 50 К гарм карда шавад, массааш чї ќадар меафзояд? 4. Оё электрон дар ин ё он муњит бо суръате њаракат карда мета­вонад, ки он назар ба суръати рўшної дар њамон муњит зиёд бошад? Муњимтарин хулосањои боби шашум 1. Назарияи махсуси нисбияти Эйнштейн бар ду постулат асос ёфтааст. Ќоидаи аслии нисбият (принсипи нисбият) постулати асосии ин назария мебошад. Ва ин аст моњияташ: њама рўйдодњои олам дар њама системањои шастї (инерсиалї)-и сарњисоб њамон як хел љараён мегиранд. 2. Мувофиќи постулати дуюм, суръати рўшної дар хало (вакуум) барои њама системањои шастии сарњисоб њамон як ќимат дорад ва на ба суръати манбаъ вобаста асту на ба суръати асбоби сабти сигнали рўшної. 211 ω k2 k1 E hv min k c 1 LiU 921 m 2 h 392 p 2 π m 2 0 D hv A d 2 pF c 2 2 h 2 d12 D (hdk h ). d ) 238 2 27 t d ( d )( 2 h d . k E h hv ω 239 U Al 1 k 1392 d 2 1dh1k d 2 22 1p2 0,999 99944. Np 1 999 p 2 π 93 2 kλ =30 м. D mc0 F c λ A 7 2381 t d 22 d12 D2hk d hk d v vmin h h 239 2391U 3 Li h d 92 d 23.kНазарияи нисбият таълимоти навест дар бораи ваќту фазо, Np h 2 1 p 93 p m 2 π q q h =30 м. kλ kλD 0 94 α D m0 mc2классикї F m0c ба майдон p кўњнаи λ Fmaxомадааст. hки барD ивази тасаввуроти E 235 2 2 U (d1 Мувофиќи k d 2 )(dd 2 d1назарияи ) 2hk d . нисбиятtњамзамонии 2 4 R E hvмасофањо hω 0 239239 92 2 рўйдодњо, hk d 1 2 p qα q 93 N 1 λ k SD 94 m c k λ D 2 2 ва фосилањои ваќт на мутлаќ, балки нисбист. Онњо ба системаи 0 m c λ F 0 c hk h D E mc hmax Ek4En R 2238 2 E E d 2 D k n λ сарњисоб BC v U 0 92 d 2 dh1hdk k1 вобастаанд. kn hk . 2 p бармеояд,1 ки 2π h дар h qα qh 4. Аз м. kDλDназарияи d нисбият mc E 2 mc02cсуръати рўшної F F h E H max m 2имконпазири k (вакуум) зиёдтарин Eтаъ­ Eс E2k En 2 tсуръати хало k 4 nи­ 2 интиќоли 239 , d h λD . vh 0 RNp c d kn h h k k 1 k p 93 h h h h 1 2 kλ ротиdмутаќобил dмебошад. E h m λ массаи 0 2 c 2E m λ D5. Дар 5мавриди ,6 10 5λcм зиёд шудани суръати њаракати љисм E m c E E E H D k n k 0 v H c0 2 ба2ин тарз меафзояд: 239 1 kn hD hk (доимї) h . онk собит намемонад, балки 1 k Pu h h q q 94 14 mc λD α 2 Fmax αh mc02 E0 hk λ ddh 5,6 10 5 dcм E Emc 26 C 2 m m 0, 727. 2 0 0 2 4 R m 1H 0 k d D 4 c2 , 1 2 λ d h 4 0 2 14 5 α n 1 2c m r . k En D 2 λ 5 , 6 10 cм 6C 0 c α h0,tgβ E E E 0 E m d 7 λD 727. 2 k n c0 , m0 me v k 51 D k h 10 kn h h4k . 2 h h 2 λ љо m dмассаи љисм барои 4h E1mмавриди 0 ки ин ќарор будани он аст. sin α D r . m 0 m p 2 0 c 20 α htgβ 0 hv Ek2 En dk7 релативии 0, 727.dИмпулси sin 10 λ4 kn me m , карда мешавад: ифода љисм ин тавр 5 c k 2 n 2 4 0 2 d h λ 1 5 2 1 m M M 2 2 r0 4Y2E4.He 2 H 3 λ d sin 5,6kλ10 cм E0 p m hv 0 c 0 c c 2 βtgα htgβ kn E k2 7 Z X Z me 2n 1 1 D 5 10 2 l l0 1 2 n 1 c 14 αβ M 4 p m0 mc02 2 1M hv 2EYk 24He En 6 C 1 β0, 727. k d dsin p k λ F m , ZHX kn Z 1 2 l l0 4 1 1 2 α n 2 2 дар њамин асос ќонуни асосии релативиро њам t1 динамикаи c α 44 0 2E τλ τБар 1 2 0 p M M 4 4 D 1 He r . 2 2 2 h tgβ 2 0 њамон шакле навиштан мумкин аст, ки ќонуни дуюми Нйутон 2 X Y He H c 2 in β cF Z Z 2 2 1 me 1m 5 l10l7 11 n навишта t mc 2 m0c 0 n 1шудааст: 22 E M M 0 4 X in α cc τ τ0 2 Z 1 Z 1Y 1 e m 22 hvkn2 He 1H Ek En p p0 F 1mc2 e d sin kλ 2 1 12 0 2 3n t 2 c E mc M0 e M 0 2 τ τ1 n c 4 Z 1Y 1 e X 1 2 1 Z 0 M M 4 4 λ 2 21 ва 2 барои физикаи њастаи 6. атом физикаи заррањои 1 2 He X Y He c Натиљаи 2 2 1 1 Z Z 2 2 1 m02c e. E0 mнисбият l lбунёдї 1 c21 2 n 2 0c 2 назарияи cхулосаест, 0ки E mc M массаву M 0 3n 02 1c 2муњимтарини e 1 Z X Z 1Y 1 e 2 λ баc њам робита p медињад. 1 энергияро Энергияи љисм ё системаи H 2 1 1 12 1 2 1 дуюми 2 1суръати рўшної E0F m0дараљаи c љисмњо1 Еc1 ба њосили зарби 2 mv tмассаву 0 c 4 2 τ0 2 1 e аст: He λ τ баробар 2 1 2 2 2 k 1 1 c E20 mm 1 2 c2 0 c0 2 n E mc M M 0 c 2 Z X Z 1Y 1 e 1 2 1 si 0 c 2 n 1 e λ 1 si E0=m0c2 энергияи оромиши зарраро ифода ме­кунад. 2 1 Бузургии 2 E m c 0 0 2 c =30 м. d 212 d1 21 7. Дар соњаи суръатњои назар ба суръати рўшної хеле ками њаракат тасаввуроти классикї дар бораи ваќту фазо ва ќо­нун­њои механикаи Нйутон дурустанд. 212 Боби 7 ТОБИШЊО ВА ТАЙФИ ОНЊО То њол мо густариши мављњои рўшноиро муойина кардем. Ак­ нун, биёед, бубинем, ки љисмњо чї гуна нур меафкананд. §58. Навъњои тобиш. Манбаъњои рўшної Шумо то ин дам бо манбаъњои рўшної каму беш шиносої пайдо карда будед. Акнун масъалаеро равшан мекунем, ки кори он ман­баъњо чї заминаи физикї дорад ва тобиши онњо чї гуна тайф (спектр) дорад. Манбаи рўшної энергия «мехўрад». Рўшної мављи электро­ магнитие мебошад, ки аз 4·10–7 то 8·10–7 м дарозї дорад. Мављњои электромагнитї дар натиљаи њаракати шитобдор кардани заррањои барќаманд (заррањои электрнок) афканда мешаванд. Ин заррањо онњоеанд, ки атомњои моддањо аз онњо таркиб ёфтаанд. Бинобар ин сохти атомро надониста, дар бораи механизми тобиш (ё худ нурафканиш) ба таври бовар­бахш чизе гуфтан душвор аст. Танњо њаминаш равшан аст, ки андаруни атом рўшної нест – мисли он ки андаруни рубоб садое вуљуд надорад. Монанди он ки тори асбоби мусиќї танњо бо зарби мизроб садо медињад, атомњо њам танњо баъди ангехта шудани худ нур (рўшної) меафкананд, тобон мешаванд. Барои он ки атом нур афканда тавонад, ба он энергияи муайян додан мебояд. Њангоми нур афкандан атом энергияи гирифтаи худро гум мекунад, яъне барои бефосила нурафшонї кардани модда атомњои он бояд аз берун мудом энергия бигиранд. Тобиши њароратї. Содатарин ва маъмултарин навъи тобиш тобиши њароратї аст, ки дар он энергияи дар шакли тобиш талафдодаи атомњо аз њисоби энергияи њаракати њароратии он атомњову молекулањои љисми нурафкан пур мешавад. Содатар гўем, дар ин сурат љойи энергияи барои афканиши рўшної сарфшуда аз њисоби энергияи њаракати њароратии атомњо (ё молекулањо)-и љисми нурбор пур мешавад. Њар ќадре ки њарорати љисм зиёд бошад, атомњо њамон ќадр тезтар ња­ракат карда метавонанд. Дар бархўрди атомњо (ё молекулањо)-и баландсуръат бо якдигар 213 Вавилов Сергей Иванович (1891-1951) – физик­дони рус, ходими давлатї ва љамъиятї, раиси Академияи улуми Шўравии собиќ дар солњои 1945-1951. Тањќиќоти асосии Вавилов ба соњаи оптикаи физикї ва пеш аз њама ба фотолуминессенс тааллуќ доранд. Бо роњбарии ў технологияи сохти чароѓњои равшаноии табиї роњандозї шуд ва усули тањлили луминессенсии таркиби кимиёии модда вусъат гирифт. П. А. Черенков с. 1934 тањти роњбарии Вавилов њоди­ саи рўшної афкандани электронњои дар ин ё он муњит бо суръати бештар аз суръати рўшної (дар њамин муњит) њаракаткунандаро кашф кард. як ќисми энергияи кинетикии онњо барои ангехтани атомњо сарф мешавад. Мањз њамин атомњо рўшної меафкананд. Офтоб ва тафслампаи муќаррарї манбаъњои маъмули нур­ афкан мебошанд. Тафслампаи электрикї манбаи бас исти­фодабоб ва камсарф аст. Танњо ќариб 12%-и энергияи дар мўяки лампа хориљкардаи љараёни электрикї ба энергияи рўшної табдил меёбад. Ва нињоят, маъмултарин манбаи нурњои њароратї шуълаи оташ аст. Энергияи аз сўзиши њезум, карасин ё газ хориљшаванда заррањои носўхтаи сўзишвориро метафсонад ва онњо низ рўшної меафкананд. Электролуминессенс. Атомњо энергияи барои нурафканиш заруриро аз манбаъњои ѓайрињароратї низ гирифта метавонанд. Дар пардахти газї1 майдони электрикї электронњоро энергияи зиёди кинетикї мебахшад. Электронњои баландсуръат бо атомњо бархўрди ѓайричандир карда метавонанд. Ќисми энергияи электронњо барои ангехти атомњо сарф мешавад. Атомњои ангехта энергияи зиёдатии худро дар шакли мављњои рўшної хориљ мегардонанд. Њамин аст, ки газ дар натиљаи пардахти электрикї нур меафканад. Ин падида электролуминессенс2 ном гирифтааст. Фаљри шимолї натиљаи зуњуроти њамин электролуминессенс мебошад. Сели заррањои барќаманди хуршедии аз тарафи майдони магнитии Замин рабудашуда дар ќутбњои магнитии Замин атомњои ќабатњои болоии атмосфераро ангехта, боиси нурафшонии онњо мегарданд. Падидаи электролуминессенс дар найчањои рекламї бисёр истифода мешавад. 1. Тахлияи газї (разряди газї). 2. Луминессенс (luminescence; люминесценция) - нурафшонї. 214 Луминессенс (нурафшонї)-и катодї – ин падидаи бо таъсири электронњо нурафшонї кардани љисмњои сахт мебошад. Њамин падида аст, ки экрани лўлаи электронї-шуоъи телевизорњо нур меафканад. Луминессенс (нурафшонї)-и кимиёї. Як ќисми энергияи дар натиљаи баъзе вокунишњои кимиёї хориљшаванда бевосита ба энергияи рўшної табдил меёбад. Манбаи ин гуна тобиш сард аст (њарораташ баробари њарорати муњит мебошад) ва сард мемонад. Ин падидаро кимиёлуминессенс ном додан мумкин аст (дар русї онро хемилуминессенс мегўянд). Ин падида шояд ба њар яки шумо маълум бошад. Шаби то­ бистон дар љангал дар тани љонзоди аљибе – кирми шабтоб «ча­ роѓаке» метавон дид, ки шўълаи сабзтоб дорад. Ба он агар даст расонед, дастатон намесўзад. Њарорати ин «чароѓак» баробари њарорати њавои атроф аст. Бактерияњо, њашарот, аксари моњиёни сокини љойњои чуќури рўшноинораси оби бањру уќёнус низ хосияти партавфишонї доранд. Баъзе порањои чўби пўсида њам (дар торикї) нур меафшонанд. Фотолуминессенс. Рўшноие, ки ба сатњи модда мезанад, ќис­ ман дар он фурў мераваду ќисман инъикос мегардад. Энергияи рўшноии фурўрафта дар аксари мавридњо љисмњоро гарм мекунаду бас. Аммо баъзе моддањо бо таъсири нурњои гуногун худашон нурфишон мешаванд. Ин падида фотолуминессенс номида шудааст. Рўшної атомњои моддаро меангезад (энер­гияи дохилии онњоро зиёд мекунад) – баъди ин онњо нурфишон мешаванд. Чунончи, рангубори тобоне, ки шумо дар рўйи бози­чањои солинавї мебинед, баъди нурборон кардан нурфишон мешаванд. Рўшноии дар натиљаи фотолуминессенс пайдошаванда назар ба рўшноие, ки боиси нурафшонї мегардад, умуман мављи дарозтар дорад. Инро дар таљриба санљидан мумкин аст. Агар дастаи рўшноиро аз нурполо (филтри рўшної)-и бунафш гу­заронда, ба зарфи пури флуорессеин (моддаи органикии рангу­борї) равона созем, ин моеъ бо ранги сабзи зардтоб ме­ду­рах­шад ва рўшноиаш назар ба нури бунафш дарозмављтар меояд. Фотолуминессенс дар чароѓњои табиї-рўшної истифодаи бисёр дорад. Олими шўравї С. Вавилов пешнињод кард, ки сат­њи дарунии пардахтнайча1 моддањои луминессенсї давонда шавад – 1. Тахлиянайча – «найчаи разрядї». 215 ин имкон медињад, ки он найчањо бо таъсири шуоъњои кўтоњмављи пардахти газї бидурахшанд. Чароѓњои табиї-рўш­ної назар ба тафслампаи электрикї се-чањор бор босарфа­таранд. * * * Мо дар ин банд навъњои асосии манбаъњои рўшної ва баъ­ зе хусусиятњои нурњои афкандаи онњоро ба таври басе мухта­ сар муоина кардем. Маъмултарини ин гуна манбаъњо манбаъњои њароратианд. ? 1. Рўшної чї гуна манбаъњо дорад? 2. Шабонарўзи гузашта ба шумо чї гуна нурњо таъсир бахшид? §59. Тайфњо (спектрњо) ва асбобњои тайфсанљї Акнун бинем, ки тобиши манбаъњои гуногун чї тавр тањќиќ карда мешавад. Таќсими энергия дар тайф (спектр). Њељ манбаъ рўшноии якранга (ё худ якдарозї) ё, чунонки маъмулан мегўянд, рўш­ноии монохроматї намеафканад. Ин аз таљрибањои таљзия кардани рўшної (ниг. § 44) ва инчунин мушоњидаи падидањои интерференс ва дифраксия аён аст. Энергияи аз манбаъ бо худ гирифтаи рўшної бо тарзи муай­ ян ба мављњои гуногундарозие таќсим мешаванд, ки онњо дар таркиби дастаи рўшної мављуданд. Њамчунин метавон гуфт, ки энергия вобаста ба басомадњо таќсим мешавад, зеро дарозии мављ ва басомад бо њам алоќаманд њастанд: λν = с Зичии сели тобиши электромагнитї ё худ шиддат (интенси­ вият)-и ин гуна тобиш I (ки дар бораи он дар § 31 сухан рафта буд) бо энергияи «фарогиранда»-и њама басомадњо ∆W таъйин меша­вад. Барои ташхиси таќсимоти басомадии тобиш ин гуна мафњуми нав љорї кардан мебояд: тобиши мутобиќ ба фосилаи воњидии басомад. Ин бузургї зичии тайфї (зичии спектрї)-и шиддати тобиш ном гирифтааст. Онро бо I(v) ишорат мекунем. Он гоњ, шиддати мутобиќ ба фосилаи басомадии ∆ν-ро дар шакли 216 I(ν)∆ν ифода кардан љоиз аст. Баъд ин гуна ифодањоро љамъ карда, зичии сели тобиш I-ро меёбем. Зичии тайфии сели тобишро бо роњи таљрибавї ёфтан мумкин аст. Барои ин бо ёрии маншур (призма) тайфи тобиши таркиби дастаи рўшноии, масалан, камони электрикиро ба вуљуд оварда, зичии сели тобиши мутобиќ ба фосилаи басомадии пањноиаш ∆νро чен кардан мебояд. Дар бањододи (њатто таќрибии) таќсимоти энергия ба чашми худ эътимод доштан нораво мебуд. Чаро? Чунки чашм њар соњаи тайфро њар хел њис мекунад ва њассосияти зиёдтарини он ба соњаи зардусабзи тайф рост меояд. Бењтар ин аст, ки љисми сип-сиёњ истифода шавад: ин гуна љисм рўшноии њама дарозињои мављро ќариб пурра фурў бурда, гарм мешавад. Пас, њарорати ин љисмро чен карда, дар бораи миќдори энергияи дар воњиди ваќт фурўбурдаи он хулоса баровардан мумкин аст. Дар ин гуна таљриба њароратсанљи муќаррариро истифода кардан натиљаи матлуб намедињад, чаро ки њассосияти он зиёд нест. Барои чен кардани њарорат асбобњои њассостар заруранд. Ин љо њароратсанљи электрикии муќовиматро (ниг. китоби дарсии «Физика, 10», § 69) истифода кардан бењтар аст. Љузъи њассоси ин њароратсанљ лавњачаи филизиест, ки рўяш ќабати тунуки дуда давонда шудааст. Дуда рўшноии соњиби њама дарозињои мављро ќариб пурра фурў мебарад. Лавњачаи гармоњискунандаи асбобро дар ин ё он љойи тайфи маншурї (он ки бо ёрии маншур – призма њосил шудааст) љой додан мебояд (рас. 148). Тамоми соњаи намоёни тайфи дарозиаш l-ро аз шуоъњои сурх то бунафш фосилаи басомадии νc÷νб, вале пањноии ∆l лавњачаи сиёњро фосилаи танги ∆ν мувофиќ меояд. Аз рўйи њарорати лавњачаи сиёњ миќдори энергияеро ёфтан мумкин аст, ки ба фосилаи басомадњои ∆ν мансуб аст. Љойи лавњачаро ба рафти тайф таѓйир дода, энер­гияи ба њар фосилаи басомадї ростояндаро чен карда, мебинем, ки ќисми зиёди энергия на ба соњаи зардусабзи тайф, чунонки дар чашм менамояд, балки ба соњаи сурхи он рост меояд. Аз рўйи натиљаи ин таљрибањо нигора (график)-и вобастагии зичии тайфии шиддати тобишро ба басомад месозанд. Зичии тайфии шиддати тобиши тањќиќшавандаро, чунонки гуфтем, аз рўйи њарорати лавњачаи сиёњи асбоб меёбанд. Басомадро бошад, ёфтан дар сурате осон аст, ки асбоби барои таљзия кардани тайф 217 Љузъи њассос Бунафш Сурх Рас. 148 Рас. 149 истифодашаванда дараљабандї шуда бошад, яъне маълум бошад, ки ин ё он ќитъаи тайф ба кадом ќимати басомад мутобиќ аст. Дар тири уфуќии нигора ќиматњои басомадњои мутобиќ ба мобайни фосилањои ∆ν ва дар тири амудї зичии тайфии шиддати тобишро гузошта, чанд нуќтае њосил мекунем, ки аз пайвастани онњо як хати каљи равон ба вуљуд меояд (рас. 149). Ин хати каљ дар бораи таќсимоти энергия дар ќисми намоёни тайфи камони электрикї тасаввури аёнї медињад. Асбобњои тайфсанљї (спектрсанљї). Барои тањќиќи амиќи тайфњо роѓи танги мањдудкунандаи дастаи рўшної ва маншур (призма) ворї олатњои сода кофї нестанд. Асбобњое заруранд, ки тайфи возењ дода тавонанд, яъне мављњои гуногундарозиро наѓз људо карда тавонанд, то ки ќитъањои алоњидаи тайф якдигарро напўшонанд (ё ќариб напўшонанд). Ин гуна асбобњо асбобњои тайфсанљї (асбобњои спектрсанљї) ном гирифтаанд. Ќисми асосии ин гуна асбобро маъмулан маншур ё панљараи диф­рак­сионї ташкил медињад. Сохти асбоби тайфсанљии маншурдорро бинем (рас. 150). Дас­ таи шуоъи тањќиќшаванда аввал ба коллиматор ном љузъи асбоб Бунафш Сурх Рас. 150 218 дохил мегардад. Коллиматор лўлаест, ки дар як нўгаш пар­даи роѓдор ва дар нўги дигараш линза (наскї)-и љамъ­ова­ранда (L1) дорад. Роѓи номбурда дар конуни линза воќеъ аст. Бинобар ин дастаи титшавандаи рўшноии аз роѓ ба линза за­нанда аз линза дар шакли дастаи мувозї (параллелї) берун омада, ба маншури Р мезанад. Азбаски басомадњои гуногунро ќобилиятњои шуоъшикании гуногун мувофиќ меояд, бинобар ин аз маншур дастаи шуоъ­њои мувозие мебарояд, ки яксамт нестанд. Онњо ба линзаи L2 мезананд. Дар њамвории конунии ин линза экран – шишаи тор (ношаффоф) ё фотолавња мегузоранд. Линзаи L2 дастањои муво­зї (параллелї)-и шуоъњоро дар экран љамъ меоварад – дар натиља ба љойи тасвири ягонаи роѓ як ќатор тасвирњо пайдо мешаванд: ба њар басомад (сањењтар гўем, ба њар фосилаи танги тайфї) як тасвири ба худ хос мувофиќ меояд. Њамаи ин тас­вир­­њо тайфи тањќиќшавандаро ба вуљуд меоваранд. Асбоби тавсифшуда спектрограф (тайфнигор) ном ги­риф­ тааст. Агар ба љойи линзаи дуюм ва экран барои мушо­њи­даи басарї (визуалї)-и тайфњо лўлаи дид истифода шавад, асбобро спектроскоп (тайфнамо) мегўянд. Шишагин будани маншурњо ва дигар љузъњои асбобњои тайф­ санљї њатмї нест. Ба љойи шиша маводи дигари шаффоф – кварс, намаксанг ва ѓ.-ро низ истифода кардан мумкин аст. * * * Шумо дар ин банд бо мафњуми нав – зичии тайфии шиддати то­бишњо шинос шудед. Бикўшед, ки моњияти онро хубтар дарк бикунед. асбоби тайфсанљие, ки дар он ба љойи маншур (призма) ? 1. Сохти панљараи дифраксионї истифода мешавад, бояд чї гуна бошад? 2. Таркиби тайфии ин ё он навъи тобишро тањќиќ кардан чї зарурат дорад? (Агар инро њозир фањм карда натавонед, рўњафтода нашавед – бандњои оянда роњи шуморо рўшантар мегардонанд). 219 §60. Навъњои тайфњо (спектрњо) Таркиби тайфи (спектрї)-и тобиши моддањо басе гуногун ме­бо­ шад. Бо вуљуди ин њама тайфњоро ба се навъ таќсим кардан равост. Тайфњои бефосила (пайваста). Тайфи Офтоб ё тайфи фонуси камонї тайфи пайваста (бефосила) мебошад. Ин нишони он аст, ки тайф аз мављњои соњиби њама дарозињо таркиб ёфтаасту фосила надорад, пайваста мебошад. Ин гуна тайф дар экрани спектрограф ба шакли тасмаи рангоранги пайваста пайдо мешавад (ниг. вараќаи ранга, рас. V, I, сањ. 276). Таќсимоти басомадии энергия, яъне зичии тайфии шиддати тобиш барои њар љисм њар хел аст. Чунончи, љисми сатњаш бис­ёр сиёњ мављњои электромагнитии њамадарозї (њамабасомад) меафканад, аммо дар ин маврид хатти каљи вобастагии зичии тайфии шиддати тобиш ба басомад дар басомади муайяни vmax максимум дорад (рас. 151). Энергияи ба басомадњои хеле паст (ν→0) ва хеле баланд (ν→∞) ростояндаи тобиш басе кам аст. Дар сурати зиёд кардани њарорат максимуми энергияи тобиш сўйи мављњои кўтоњ мекўчад. Тайфи бефосила, чунонки таљриба нишон дод, хоси љисм­ њоест, ки сахт ё моеъанд. Ин гуна тайфро газњои сахтфишурда низ хориљ мекунанд. Барои њосил кардани тайфи бефосила љисмро то њароратњои баланд гарм кардан мебояд. Сохти тайфи бефосила ва худи далели маљудияти он на танњо ба хосиятњои атомњои алоњидаи нурафкан, балки ба андозаи зиёд ба таъсироти мутаќобили атомњо (бо якдигар) бастагї дорад. Плазмаи баландњарорат низ тайфи бефосила дорад. Мављ­ њои электромагнитие, ки плазма меафканад, асосан дар натиљаи бархўрдњои электронњо бо ионњо ба вуљуд меоянд. Рас. 151 220 Рас. 152 Тайфњои рахрах. Агар дар шуълаи газчароѓ порчаи асбести намакоболударо андозем, дар спектроскоп дар замини базўр намоёни тайфи бефосилаи шуъла рахи зарди дурахшоне пайдо мешавад (ниг. вараќаи ранга, рас. V, 2). Онро бухори натрий, ки дар натиљаи дар шуъла таљзия шудани молекулањои намаки ошї ба вуљуд омадаанд, њосил мекунад. Дар њамон вараќаи ранга тайфњои њидроген ва њелий (гелий) низ оварда шудааст. Њар яки онњо силсилаи хатњои рангаи гуногундурахшест, ки бо тасмањои васеи тира људоанд. Ин гуна тайфро тайфи рахрах мегўянд. Буди тайфи рахрах нишони он аст, ки модда рўшноии дарозии мављаш ба куллї муайян (сањењтар гўем – дар фоси­лањои тайфии баѓоят танг) меафканад. Дар рас. 152 таќсимоти таќрибии зичии тайфии шиддати тобиш дар тайфи рахрах тасвир ёфтааст. Њар як рах пањноии муайян (пањноии мањдуд) дорад. Тайфи рахрах хоси њама љисмњоест, ки дар њолати газии атоматом (њолати газї, аммо на њолати молекулї!) мебошанд. Дар ин маврид рўшної аз тарафи атомњое афканда мешавад, ки онњо бо якдигар амалан таъсири мутаќобил намекунанд. Ин асоситарин навъи тайфњост. Атомњои људогонаи њар як унсури кимиёї мављњои даро­ зиашон ба куллї муайян меафкананд. Барои мушоњидаи тайфњои рахрах маъмулан нурафшонии бухори модда (дар рўйи шуъла) ё нурафшонии пардахти газиро (дар ягон лўлаи пури гази тањќиќшаванда) истифода мекунанд. Дар сурати афзудани зичии гази атомї хатњои алоњидаи тайф васеъ мешаванд ва баъд, њангоми хеле зиёд кардани зичии газ (яъне њангоми фишурдани он), ваќте ки таъсироти мутаќобили атомњо роли муњим пайдо мекунад, рахњо якдигарро ќисман пўшонда, тайфи пайваста ба вуљуд меоваранд. Тайфњои наворї. Тайфи наворї (ё тасма-тасма) аз наворњои људогонае таркиб меёбад, ки фосилањои байнашон тира њастанд. Бо ёрии асбоби тайфсанљии бисёр хуб метавон дид, ки њар як навор аз маљмўи адади зиёди хатњои басо љафс иборат аст. Тайфи навориро, бар хилофи тайфи рахрах на атомњо, балки молекулањои бо якдигар ноалоќаманд ё сусталоќаманд ба вуљуд меоваранд. Барои мушоњида кардани тайфњои молекулї низ мисли мав­ риди мушоњидаи тайфњои рахрах маъмулан нурафшонии бу­хори моддањо (дар шуъла) ё нурафшонии пардахти газї исти­фода мешавад. 221 Тайфњои фурўбурд. Њама моддањое, ки атомњошон дар њо­ латњои ангехта воќеанд, мављи рўшної меафкананд. Энергияи ин мављњо аз рўйи дарозињои худ бо тарзи муайян таќсим ме­ шавад. Дар ин ё он модда фурў рафтани рўшної низ ба дарозии мављ вобаста мебошад. Чунончи, шишаи сурх мављњои мутобиќи рўшноии сурх (λ ≈ 8·10–7)-ро аз худ мегузаронаду њама мављњои дигарро фурў мебарад. Агар рўшноии сафедро аз даруни гази сарди нурафкан гу­ заронем, дар замини тайфи пайвастаи манбаъ рахњои тирагун (торик) пайдо мешавад (ниг. вараќаи ранга, рас. V, 5-8). Газ бештар аз њама рўшноии соњиби њамон дарозињои мављ­ро фурў мебарад, ки онро худ дар њолати сахт тафсида будан меафканад. Рахњои торик дар замини тайфи пайваста – инњо хатњои фурўбурди рўшноианд. Маљмўи онњо тайфи фурў­бурд­ро ташкил медињад. * * * Тайфњо гуногунанд – тайфњои пайваста (бефосила), рахрах ва наворї. Њамин миќдор тайфи фурўбурд низ вуљуд дорад. ? 1. Оё тайф (спектр)-и тафслампа тайфи пайваста (бефосила) аст? 2. Тайфи рахрах аз тайфњои пайваста ва наворї чї тафовути асосї дорад? §61. Тањлили тайфї Тайфњои рахрах роли баѓоят муњим доранд, зеро сохтори онњо бевосита бо сохти атом алоќаманд аст ва онњоро атомњое ба вуљуд меоваранд, ки аз беруни худ таъсире намебинанд. Аз ин рў, тахќиќи тайфи рахрах нахустин ќадами шумо хоњад буд дар роњи омўзиши сохти атомњо. Мушоњидаи ин тайфњо имкон дод, ки оли­ мон ба ќаъри атомњо «назар андозанд». Ин љо оптика бо физикаи атом тамос дорад. Хосияти асосии тайфи рахрах ин аст, ки дарозињои мављњо (ё басомадњо)-и хоси ин гуна тайфи ягон модда танњо ба хо­сиятњои атомњои њамин модда вобаста асту ба тарзи ангезиши атомњо 222 тамоман бастагї надорад. Атомњои ин ё он унсури ки­миёї тайфи ба худ хос доранд; онњо маљмўи мављњои даро­зиашон ќатъиян муайян мебошанд. Усули аз рўйи тайфи модда муайян кардани таркиби ки­миёии он, яъне тањлили тайфї бар њамин хосият асос ёфтааст. Тайфњои рахрах мисли наќши ангуштони одамон сифати хусусии нотакрор доранд. Нотакрор будани наќши рўйи пўсти ангушт ёфтани шахси љинояткардаро осон мегардонад. Мисли њамин, тайфи хоси атомњо имкон медињад, ки ба љисми тањ­ќиќшаванда даст нарасонда, таркиби кимиёии онро муайян кунем. Ба воситаи тањлили тайфї унсури матлуби таркиби намунаи мураккаби тањќиќшавандаро њатто дар сурати хеле ночиз бу­дани миќдори он унсур ошкор сохтан мумкин аст. Барои ин дар таркиби намуна мављуд будани њамагї 10–10 г унсури матлуб кофї аст, ки тањлили тайфї онро «њис» кунад, яъне ин усули баѓоят баландњассосият мебошад. Тањлили миќдории таркиби модда аз рўйи тайфи он муш­ килтар аст, зеро дараљаи дурахшонии хатњои тайф на танњо ба массаи модда, балки ба тарзи ангезиши атомњо (ё худ нур­афшонии онњо) низ вобастагї дорад. Чунончи, дар њароратњои паст баъзе хатњои тайф умуман пайдо намешаванд. Бо вуљуди ин дар сурати истифода шудани тарзњои самарбахши ан­ге­зиши атомњо тањлили тайфии миќдорї натиљаи матлуб дода метавонад. Дар замони њозира тайфи њама атомњо љадвал карда шуда­аст. Бо ёрии тањлили тайфї чанд унсури нав – рубидий, сезий ва ѓ. кашф шудаанд. Унсурњои навро аксаран аз рўйи ранги дурахшонтарин рахи тайфи онњо ном менињоданд. Ранги хат­њои рубидий сурхи љигарї, лаългун аст; калимаи сезий бошад, маънии нилгун дорад – хатњои асосии тайфи сезий мањз њамин гуна ранг доранд. Таркиби кимиёии Офтобу ситорањо низ мањз ба воситаи ња­ мин усул дарк шудааст. (Дар ин маврид усулњои дигар ќобили истифода нестанд). Маълум гашт, ки ситорањо њам аз унсурњои кимиёии монои унсурњои заминї таркиб ёфтаанд. Басе љолиб аст, ки њелий аввал аз рўйи тайфи Офтоб ва баъд аз он дар атмосфераи Замин ошкор шудааст. Номи ин унсур њелий (лотиниаш Helium - аз калимаи юнонии helios – Офтоб) таърихи кашфи онро ба ёд меорад: калимаи њелий маънии «офтобї» дорад. Тањлили тайфї ба сабаби содаву њамаљониба будани худ дар металлургия (филизсозї), мошинсозї, саноати атомї усули асо­ 223 сии назорати таркиби моддањост. Бо ин усул таркиби кимиёии намунањои маъданњову минералњоро низ муайян мекунанд. Таркиби омехтањои мураккаб, хусусан омехтањои орга­ни­ки­ро одатан аз рўйи тайфњои молекулии онњо муайян ме­ку­нанд. Тањлили тайфиро на танњо аз рўйи тайфњои афканиш (яъне аз рўйи нурњои афкандашаванда), балки инчунин аз рўйи тайф­ њои фурўбурд (хатњои фурўбурд) низ анљом додан имконпазир аст. Мањз хатњои фурўбурд дар тайфи Офтобу ситорањо имкон ме­дињад, ки таркиби кимиёии онњоро тањќиќ кунем. Сатњи дурахшони Офтоб (фотосфераи он) тайфи пайваста дорад. Атмо­с­ фераи Офтоб рўшноии афкандаи фотосфераро инти­хобан фурў мебарад – дар натиља, дар замини тайфи пайвастаи фотосфера хатњои фурўбурд пайдо мешаванд. Худи атмосфераи Офтоб њам нур меафканад. Дар лањзањои гирифти Офтоб, ваќте ки Моњ ќурси Офтобро панањ мекунад, хатњои тайфи Офтоб «чаппа» мешаванд: дар љойи хатњои фурўбурд хатњои афканиш пайдо мешаванд. Доираи тањлили тайфї дар астрофизика бо муайян кар­да­ни таркиби кимиёии ситорањову «абрњои» газии онњо ва мо­нанди инњо мањдуд намешавад, балки амали аз рўйи тайфњо муайян кардани њарорат, фишор, суръати њаракат, индуксияи магнитиро низ дарбар мегирад. * * * Бисёр муњим аст бидонем, ки љисмњои олами атрофи мо аз чї иборатанд. Ва барои муайян кардани таркиби онњо тарзњои гуно­ гун истифода мешавад. Аммо таркиби ситорањову Кањ­ка­шонњо (Галактикањо)-ро танњо бо ёрии тањлили тайфї муайян кардан имконпазир аст. ? 224 1. Барои бо ёрии тањлили тайфї (тањлили спектрї) муайян кардани таркиби кимиёии пораи модда чї гуна амалњоро анљом додан мебояд? 2. Хатњои фурўбурди тайфи Офтоб чиро иншон медињанд – таркиби атмосфераи Офтоб ё таркиби моддањои ќабатњои чуќури онро? §62. Тобиши инфрасурх ва ултрабунафш Нури намоён (бо дарозињои мављи ба худ хос) соњаи ягонаи мављ­њои электромагнитї нест, балки аз «пасу» «пеши» худ бо нур­ њои инфрасурх ва ултрабунафш «ињота» шудааст (ниг. ба рўяи дарунии муќоваи китоб). Тобиши инфрасурх. Ба таљрибае бармегардем, ки дар §60 баён шуда буд. Он љо сухан дар бораи тањќиќи таќсимоти энергия дар тайф (спектр)-и камони электрикї андар миён буд. Дар сурати сўйи канори сурхи тайф бурдани љузъи њассоси асбоби тайфсанљї (яъне лавњачаи сиёњ) дидан мумкин аст, ки њарорати лавњача меафзояд. Агар лавњачаро аз канори сурх њам, ки чашм дар он чизеро дида наметавонад, онсўтар барем, њарорати лавњача боз њам зиёдтар мешавад. Мављњои электромагнитиеро, ки сабаби ин гуна афзоиши њарорат мебошанд, мављњои инфрасурх мегўянд. Онњоро њар гуна љисми тафсида (њатто дар мавриди рўшної наафкандани худ) хориљ карда метавонад. Чунончи, печи тафсон ё батареи гармоиши хона мављњои ин­фра­сурхе меафкананд, ки онњо љисмњои атрофро гарм меку­нанд. Њамин аст, ки ин мављњоро мављњои њароратї низ ме­номанд. Мављњои инфрасурх, ки барои чашм њиснопазиранд, назар ба рўшноии сурх дарозии зиёдтар доранд.Максимуми энергияи тобиши камони электрикї ва чароѓи электрикї ба соњаи шуоъ­њои инфрасурх рост меояд. Тобиши инфрасурх барои хушкон­дани пўшишњои рангуборї, сабзавот, мева ва ѓ. истифода ме­шавад. Асбобњое сохта шудаанд, ки тасвири инфрасурхи нонамоёни љойи мушоњидашаванда ё обйектро ба тасвири намоён табдил медињанд. Дурбинњо ва асбобњои нишонагирие мављуданд, ки бинишро дар торикї њам имконпазир мегардонанд. Тобиши ултрабунафш. Аз канори бунафши тайф њам дур кар­ дани лавњачаи сиёњи асбоби тайфсанљї боиси афзудани њаро­ рати лавњача мегардад, њарчанд ки ин афзоиш хеле кам аст. Пас, мављњое њам мављуданд, ки назар ба дарозии мављи рўш­ноии бунафш кўтоњтаранд. Онњоро мављњои ултрабунафш ме­номанд. Тобиши ултрабунафшро бо ёрии экране метавон ошкор сохт, ки он рўкаши луминессенсї дорад. Ин гуна экран бо таъ­сири нурњои ултрабунафш рўшноии сабзи кабудтоб меаф­шонад. 225 Тобиши ултрабунафш «фаъолияти» зиёди кимиёї дорад. Ин тобишро фотоэмулсия хуб њис мекунад; агар дастаи шуоъњои ултрабунафшро дар хонаи торик ба коѓази суратгирї (њамон фотоэмулсия) равона кунем, баъди падид овардани коѓаз ме­бинем, ки соњаи паси канори бунафши тайф назар ба соњаи таъсири нури сафед бештар тира мешавад. Тобиши ултрабунафш тасвири аён ба вуљуд намеоварад. Ин тобиш нонамоён бошад њам, ба шабакияи чашм ва пўсти одам таъсири сахт ва харобиовар расонда метавонад. Дар ќабатњои болоии атмосфера на њама тобиши ултрабунафши Офтоб ба пуррагї фурў бурда мешавад. Бинобар ин дар кўњњои баланд ё дар рўйи барф бе айнаки тира ва муддати дурудароз бе либос будан нашояд. Шиша тобиши ултрабунафшро хуб фурў ме­ба­рад. Пас, айнаки муќаррарии шишагин чашмро аз таъсири зараровари тобиши ултрабунафш ба хубї њифз мекунад. Лек миќдори ками шуоъњои ултрабунафш шифобахш низ буда метавонад. Бадани худро тањти тобиши Офтоб ќарор додан (хусусан дар овони кўдакї) судманд аст; тобиши ултрабунафш барои сабзидан ва баќувват гардидани вуљуди одам мусоидат мекунад. Ин тобиш ѓайр аз таъсири бевосита ба организм (пай­ доиши пигменти њимоятї, офтобхўрди пўст, витамини D2), ба системаи мар­казии асаб асар карда, таќвият гирифтани як ќатор љараёнњои њаётан муњимро боис мегардад. Ин тобиш ќобилияти бак­те­риякушї низ дорад, бактерияњои касалиоварро нобуд мекунад ва бо ин маќсад дар тиб истифода мешавад. * * * Љисми тафсон аксаран тобиши инфрасурх дорад ва ин тобиш назар ба нури намоён (нури сафед) дарозмављтар аст. Ва­ле тобиши ултрабунафш кўтоњмављ аст ва бинобар ин дар аф­зоиш додани фаъолияти кимиёии моддањо њиссаи зиёдтар дошта метавонад. 1. Сабаб чист, ки шуоъњои аз шишаи тиреза гузаштаи Офтоб бадани одамро намесўзонанд? ? 2. пўсти Оё шумо ягон манбаи тобиши ултрабунафшро дидаед? 226 §63. Тобиши рентгенї Баъзеи шумо дар бораи тобиши инфрасурх ва ултрабунафш шояд чизе нашунида бошед, вале мављудияти шуоъњои рентгениро њама медонад. Ин шуоъњои аљоиб аз тариќи љисмњои барои рўшноии муќаррарї ношаффоф гузашта метавонанд. Дараљаи фурўбурди тобиши рент­ генї ба зичии модда во­баста (мута­ но­сиб) мебошад. Бинобар ин бо ёрии тобиши рент­генї сурати сохти узв­њои дарунии одамро њосил кардан им­кон­ пазир аст. Дар ин гуна суратњо усту­ хонњо (рас. 153) ва љойњои дигаргуншу­ даи бофтањои мулоим басе возењ на­мудор ме­шаванд. Кашфи тобиши рентгенї. Ин тобишро с. 1895 олими олмонї В. РентРас. 153 ген кашф кардааст. Дар љойе, ки бисёр олимон њељ чизи љолиб дида наметавонистанд, Рентген бо чашми тањќиќ нигариста, чизи навро дид. Ўро ба сари ин кашфиёти шоёни тањсин низ њамин истеъдоди фавќулода овард. Охири а. XIX таваљљуњи муњаќќиќонро пардахт (тахлия)-и газие љалб кард, ки дар фишорњои паст рўй медињад. Дар ин шароит дар найчаи пардахти газї сели электронњои баланд­суръате ба вуљуд меомад, ки онњо тобиши катодї ном гирифта буданд. Он ваќт табиати тобиши катодї омўхта нашуда буд, танњо њамин ќадар гуфтан мумкин буд, ки ин тобиш аз катоди найча пайдо мешавад. Рентген бо тањќиќи тобиши катодї машѓул шуда, ошкор сохт, ки фотолавња дар наздикии пардахтнайча сиёњ мешавад; фотолавња он гоњ њам сиёњ мешуд, ки дар коѓази сиёњи рўшноногузар пе­ чонда шуда бошад. Баъдтар Рентгенро муяссар гардид, ки падидаи басе тааљљуб­ ангезро мушоњида кунад. Ў коѓазеро дар мањ­лули Ba[Pt(CN)4] (платиносионати барий) тар карда, пардахтнайчаро дар он печонд ва њангоми кори оян­даи найча дид, ки коѓаз рўшної медињад. Зимнан, ваќте ки Рентген дасти худро дар байни найча ва коѓази номбурда љой дод, дид, ки дар он коѓази барийолуд (экран) дар 227 Рентген Вилњелм (1845-1923) – физикдони барљастаи олмонї, ки с. 1895 як навъи тобиши электромагнитиро кашф кард – он тобиш ба шарафи кошифаш тобиши рентгенї ном гирифт. Худи Рентген он тобишро «тобиши икс» (Х-rays, яъне Х-тобиш) ном дода буд. Рентген барои дар соњаи тиб татбиќи амалї ёфтани усули рентгении тањќиќот мадади зиёде кард. Нахустин мукофоти нобелии соњаи физика ба Рентген насиб гардидааст. замини нисбатан равшантари суроби панља сояи ѓафси устухонњои даст пайдо мешавад. Рентген пай бурд, ки њангоми кор кардани пардахтнайча тобиши то он ваќт номаъ­луми зиёднуфузе ба вуљуд меояд. Ў ин тобишро X-rays (Х-тобиш) номид. Ин навъи тобиш дар мамлакати мо номи «то­биши рентгенї» гирифт (бар хилофи он ки дар аксари мам­лакатњои Ѓарб бо њамон номи додаи Рентген – «Х-тобиш» ном бурда мешавад). Рентген ошкор сохт, ки тобиши нав дар љойи ба девори шишагини найча задани тобиши катодї (яъне сели электронњои баландсуръат) ба вуљуд меояд. Ин љойи шиша рўшноии сабз­тоб медод. Таљрибањои баъдина нишон дод, ки тобиши рентгенї дар натиљаи дар њар гуна садд (монеа), масалан, дар электроди филизї тормоз хўрдани электронњои баландсуръат њосил мешавад. Хосиятњои тобиши рентгенї. Тобиши рентгенї фотолавња­ ро тирагун ва њаворо ион-ион (ионизатсия) мекард, вале аз ин ё он модда ба дараљаи намоён инъикос намегашт ва намешикаст. Майдони электромагнитї ба самти рафти тобиши рентгенї њељ гуна таъсир надошт. Он гоњ ин гуна гумон рафт: тобиши рентгенї мављњои элект­ ро­магнитие њастанд, ки дар натиљаи якбора тормоз хўрдани электронњо ба вуљуд меоянд. Бар хилофи рўшноии ќитъаи намоёни тайф (спектр) ва шуоъњои ултрабунафш тобиши рент­генї хеле кўтоњмављ аст. Њар ќадре ки энергияи электронњои ба катод зананда бештар бошад, тобиши рентгении дар ин маврид њосилшаванда њамон ќадр кўтоњмављтар (яъне ба­ландэнергиятар) меояд. Соњиби ќобилияти баланди нуфуз будани тобиши рентгенї ва хусусиятњои дигари ин тобиш мањз бо кўтоњии мављњои он 228 алоќаманд дониста мешуд. Вале ин тахмин исбот мехост. Исбот баъди 15 соли даргузашти Рентген муяссар гашт. Дифраксияи тобиши рентгенї. Агар тобиши рентгенї мављи электромагнитї бошад, вай бояд дифраксия шавад, зеро падидаи дифраксия њама мављњоро хос аст. Дар ин роњ тобиши рентгениро аз роѓњои танги лавњањои сурбї гузаронданд. Аммо њељ падидаи ба дифраксия монанд рўй надод. Олими олмонї Макс Лауэ изњори аќида кард, ки тобиши рентгенї басе кўтоњмављ аст ва бинобар ин дар монеањои сунъї дифраксия дода наметавонад. Дар њаќиќат, роѓи андозањош 10–8 см сохтан имкон надорад, зеро ан­дозаи худи атомњо њамин ќадр аст. Хуб, агар дарозии мављњои рентгенї таќрибан њамин ќадр бошад-чї? Он гоњ танњо як имкон боќї мемонд – истифодаи булўрњо (кристаллњо). Булўр сохтор (структура)-и мураттабе аст, ки дар он масофаи байни атомњои алоњида аз љињати бузургї ба андозаи худи атомњо, яъне таќрибан ба 10–8 см баробар аст. Мањз њамин гуна булўр њамон «асбоби» табииест, ки дар он тобиши рентгенї бояд дифраксия дињад, ба шарте, албатта, ки дарозии мављи онњо таќрибан 10–8 см бошад. Ва биёем ба сари таљриба. Дас­ таи борики тобиши рентгенї сўйи порчаи булўр равона карда шуд. Дар паси булўр фото­лавња воќеъ буд. Натиљаи таљриба пешгўињои њатто хушби­нонатаринро тасдиќ кард. Дар баробари доѓи калони марказї, ки онро шуоъњои ростакї (шуоъњои ростраванда) њосил мекар­данд, доѓчањое пайдо мешуданд, ки дар атрофи доѓи марказї бо як тартиби муайян Рас. 154 љой мегирифтанд (рас. 154). Сабаби пай­доиши ин доѓчањо танњо падидаи дифраксияи тобиши рентгенї буда метавонист, ки дар сохтори мураттаби булўр ба вуљуд меомад. Тањќиќи манзараи дифраксия имкон дод, ки дарозии мављи тобиши рентгенї муайян карда шавад. Дарозии ин мављњо на­ зар ба мављњои ултрабунафш кўтоњтар ва аз љињати бузургї ба андозаи атом (10–8 см) баробар баромад. 229 Истифодаи тобиши рентгенї. Тобиши рентгенї бисёр нуќ­та­ њои муњими истифода дорад: д а р т и б – барои ташхиси беморї ва муолиљаи саратон; д а р т а њ ќ и ќ о т и и л м ї – ин љо нуќтањои истифода бе­шуморанд; чунончи: аз рўйи манзараи дифраксияе, ки дар сурати аз тариќи булўр гузаштани тобиши рентгенї пайдо мешавад, тартиби љой гирифтани атомњоро дар фазо, яъне сохти булўрро дарк кардан мумкин аст – ин барои моддањои булўрии ѓайриорганикї начандон мушкил будааст; ѓайр аз ин ба воситаи тањлили рентгении диф­раксионї (ё худ тањлили сохтори рентгенї) сохти пайвастагињои му­рак­кабтарини органикї, аз љумла сохти сафедањо муайян карда шуд – чунончи, сохти молекулаи њемог­ лобин, ки дањњо њазор атом дорад, бо њамин усул ташхис шудааст ва ѓ. Ин комёбињо дар он замина ба даст омад, ки тобиши рентгенї ба дараљаи зарурї кўтоњмављ аст – мањз њамин буд, ки «дидани» сохтори молекулї муяссар гардид. Аммо ин «дидан» на ба маънои аслии калима аст. Гап ин љо дар бораи њосил кардани манзараи дифраксиониест, ки баъди бо машаќќати зиёд «хондану» шарњ додани он мавќеи фазоии атомњоро муайян кардан мумкин аст. Аз татбиќњои дигари тобиши рентгенї нуќсшиносї (дефектос­ копия)-и рентгениро ном бурдан мумкин аст. Ин усули ошкор сохтани ковокињои рехтањои филизї (металлї), ёфтани кафи релсњо ё тафтиши сифати дарзњои љўшкорињо ва ѓ. мебошад. Нуќс­шиносии рентгенї бар санљиши таѓйироти фурўбурди тобиши рентгение асос ёфтааст, ки он аз тариќи маснуоти бе­нуќсу нуќсдор мегузарад. Сохти лўлаи рентгенї. Дар замони њозира барои њосил кардани шуоъњои рентгенї асбобњои мукаммале бунёд шуда­аст, ки лўлаи рентгенї (ё найчаи рентгенї) ном гирифтаанд. Дар рас. 155 тарњи содашудаи лўлаи рентгенї тасвир ёфта­ аст. Катоди 1 сими волфрамии мор­печест, ки дар натиљаи эмиссияи термоэлектронї электрон ме­ аф­канад. Силиндр (устувона)-и 3 сели электронњоро конунї (даста) кар­да, сўйи аноди филизии 2 равона месозад – дар натиљаи ба анод задани онњо тобиши рентгенї њосил мешавад. Рас. 155 230 Шиддати байни катоду анод дањњо киловолт буда метавонад. Њавои даруни найча то дараљае кашида мешавад, ки фишори газ дар он на бештар аз 10–5 мм Hg (мм сут. сим.) бошад. Дар лўлањои рентгении пуртавон анодро бо об хунук кардан лозим меояд, зеро ба анод задани сели электронњо боиси тафсидани он мегардад. Танњо се дарсади энер­гияи электронњо ба тобиши рент­генї «табдил» меёбад. * * * Дарозии тобиши рентгенї дар фосилаи 10–9–10–10 м мехобад. Ќобилияти нуфузи ин тобиш хеле зиёд аст. Тобиши рентгенї дар тиб, дар тањќиќи сохтори бу­лўрњо (структураи кристаллњо)-ву молекулањои органикии мураккаб ва ѓ. истифода мешаванд. 1. Сохти лўлаи рентгенї чї гуна аст? ? 2. Сабаб чист, ки микроскопи рентгенї бунёд нашудааст? §64. Миќёс (шкала)-и тобиши электромагнитї Мо дидем, ки дарозии мављњои электромагнитї гуногун буда метавонад – аз радиомављњои километридарозї то тобиши рент­ гении дарозии мављашон таќрибан 10–10 м. Рўшноии намоён њиссаи баѓоят ночизи тайф (спектр)-и мављњои электромагнитиро таш­ кил медињад. Бо вуљуди ин аз тањќиќи мањз њамин њиссаи тайф тобишњои дигари ѓайриодї кашф шудаанд. Дар рўяњои дарунии муќоваи ин китоб шкалаи пурраи мављ­ њои электромагнитї тасвир ёфтааст ва дар он дарозии мављњову басомади тобишњои гуногун ва инчунин дастгоњњои њосил­кунандаи онњо нишон дода шудааст. Ин мављњо ба соњањои зайл таќсим шудаанд: тобиши пастбасомад, тобиши инфра­сурх, рўшної (яъне тобиши намоён), тобиши ултрабунафш, тобиши рентгенї ва гамматобиш. Шумо бо њамаи ин тобишњо (ба истис­нои гамма-тобиш) шинос њастед. Кўтоњмављтарин гамма-тобишро њастањои атомї ба вуљуд меоваранд. Дар байни ин ё он навъи тобишњо тафовути аслї нест. Њамаи онњо мављњои электромагнитие њастанд, ки аз тарафи заррањои барќаманд (заррањои электрнок) афканда мешаванд. Мављњои 231 элек­тро­магнитї аз рўйи хосияти ба заррањои барќаманд таъсир оварданашон ошкор карда мешаванд. Дар хало (вакуум) нури соњиби њар гуна дарозии мављ бо суръати собити 300 000 км/с пањн мегардад. Тобишњои гуногундарозї аз якдигар бо тарзи тавлиди худ фарќ мекунанд: тобиши антен, тобиши њароратї, тобиши дар натиљаи тормоз хўрдани электронњои баландсуръат пайдошаванда ва ѓ. Њама навъњои номбурдаи мављњои электромагнитиро љирмњои кайњонї низ афканда метавонанд. Мављњои кайњонї ба воситаи мушакњо (ракетањо), радифњои маснўи Замин ва киштињои кайњонї тањќиќ карда мешаванд. Исти­фодаи ин тарзи санљиш хусусан дар тањќиќи тобиши рентгенї ва гамма-тобиш муњим аст, зеро атмосфераи Замин ин навъи тобиши аз осмон ояндаро зиёд фурў мебарад. Ба андозаи кўтоњ шудани дарозии мављ тафовути миќдории дарозињои мављ боиси ба миён омадани тафовути басе муњими сифатї мегардад. Тобишњои гуногундарозї аз рўйи натиљаи фурў рафтаншон дар моддањо аз якдигар тафовути зиёд доранд. Нурњои кўтоњ­ мављ (тобиши рентгенї ва хусусан гамма-тобиш) кам фурў бурда мешаванд. Моддањои барои соњаи оптикї ношаффоф ба­рои ин нурњо шаффофанд. Зариб (коэфисент)-и инъикоси мављ­њои электромагнитї низ ба дарозии мављ бастагї дорад. Аммо фарќи асосии тобиши кўтоњмављ ва дарозмављ ин аст, ки тобиши кўтоњмављ хосияти заррагї зоњир мекунад. (Аз ин хусус дар боби 8 сухан меронем). ? 1. Радиомављњоро чї тавр сабт (ќайд) мекунанд? тобиши соњаи оптикиро чї? тобиши рентгениро чї? 2. Тасвирњоеро, ки дар рўяњои дарунии муќоваи китоб оварда шудаанд, муоина карда, фосилањои њама навъњои тобишро нишон дињед (кадом фосила аз куљо то ба куљост). Муњимтарин хулосањои боби њафтум 1. Рўшної зодаи заррањои барќаманд (заррањои электрнок) – электронњо мебошад, электронњое, ки дар атомњо гирди њас­тањои атомї гадонанд. Барои он ки атом нур афканда тавонад, зарур аст, ки аз берун энергия бигирад. 232 Бештар аз њама манбаъњои њароратии рўшної маъмуланд: Офтоб, чароѓи электрикї (тафслампаи электрикї), шуълаи оташ ва ѓ. 2. Муњимтарин бузургии ташхисдињандаи тобишњо таќси­моти басомадии энергияи онњо (яъне дарозињои мављи онњо) аст. Ин таќсимот бо зичии тайфї (спектрї)-и шиддати тобиш таъйин мешавад. 3. Тайфњои афканиш ба воситаи асбобњои тайфсанљї тањќиќ карда мешаванд. Љузъи асосии асбоби тайфсанљї маншур (приз­ ма) ё панљараи дифраксионї мебошад. 4. Тобиши чисмњои сахт ва моеъ ва инчунин тобиши плазма тайфи бефосила (спектри пайваста) доранд. Дар ин гуна тайф њама дарозињои мављ (бо шиддати гуногун, албатта) мављуданд. Нуре, ки газњои атомитаркиб (газњои атом-атом) меафканад, тайфи рахрах дорад. Дарозињои мављи тайфи рахрах ба тарзи ангезиши атомњои моддаи нурафкан вобаста нестанд, балки танњо ба хосиятњои физикии атомњо бастагї доранд. Тањлили тайфї (тањлили спектрї) мањз бар њамин хусусияти моддањо асос ёфтааст. Тайфи тобиши молекулањо аз наворњои алоњидае иборат ме­ бошанд, ки онњо аз њам бо фосилањои тирагун људоанд. Ин гуна тайфро тайфи наворї мегўянд. 5. Фурўрафти рўшної дар ин ё он модда ба дарозии мављ (ё ба­сомад) бастагї дорад. Модда хубтар аз њама рўшноии соњиби дарозињои мављеро фурў мебарад, ки худ дар њолати тафсон будан мањз мављњои њамон гуна дарозиро бештар хориљ мекунад. Аз рўйи хатњои фурўбурди рўшної таркиби кимиёии Офтобу ситорањоро муайян кардан мумкин аст ва ин усул татбиќи бисёр дорад. 6. Рўшної мављи электромагнитиест, ки дарозињои фосилаи 4·10–7÷8·10–7 м-ро фаро мегирад. Тобиши соњиби дарозињои кўтоњтар аз дарозињои мављњои сурх (8·10–7) тобиши инфрасурх ном гирифтаанд. Њар гуна љисми тафсида манбаи тобиши инфрасурх буда метавонад. Мављњои электромагнитие, ки дарозии кўтоњтар аз 4·10–7 м доранд, тобиши ултрабунафш ном доранд. Ин навъи тобиш фаъолияти кимиёии моддањоро афзоиш медињад. 7. Тобиши назар ба тобиши ултрабунафш кўтоњмављтар то­ биши рентгенї аст. Дарозии мављи тобиши рентгенї таќрибан њамчени андозањои атомист. Ин тобиш дар натиљаи якбора тормоз хўрдани электронњое ба вуљуд меояд, ки онњоро вол­тажи 233 электрикии чанд киловолт шитоб дода бошад. Моддањо тобиши рентгениро кам фурў мебаранд. Тобиши рентгенї дар тиб барои ташхис ва муолиљаи беморињо, дар техника барои нуќсшиносї, дар татќиќоти илмї ва ѓ. истифода мешаванд. 8. Шкалаи мављњои электромагнитї аз радиомављњои дароз (λ>1 км) то гамма-тобиш њама дарозињои мављро фаро мегирад. Мављњои электромагнитии гуногундарозиро вобаста ба хо­ сиятњо ва тарзи њосил карданашон шартан ба фосилањои ало­њида таќсимбандї мекунанд. Тафовути миќдорї дар дарозии мављњо сабабгори тафовути муњими сифатї гардида мета­вонад. Тобишњои кўтоњмављ хосиятњои заррагї зоњир ме­кунанд. 234 ФИЗИКАИ КВАНТЇ Боби 8. Квантњои рўшної Боби 9. Физикаи атом. Боби 10. Физикаи њастаи атом Боби 11. Заррањои бунёдї Пайдоиши назарияи квантї Бузургтарин инќилоб дар илми физика ба ибтидои а. ХХ рост омад. Саъю кўшиши шарњ додани ќонуниятњое дар тайф (спектр)-и тобиши њароратї (тобиши электромагнитии љисм­њои тафсида) таќсим шудани энергия, ки аз таљриба барме­омаданд, бењуда менамуд, балки бењуда буд. Ќонунњои чандин бор санљидашудаи электромагнетизми Максвелл дар сурати дар њалли масъалаи афканиши мављњои электромагнитии кўтоњ истифода шудан якбора «корпартої» мекарданд. Ин боз аз он љињат тааљљубангез буд, ки ин ќонунњо љараёни радиомављ афканданњои антенњоро дуруст тавсиф медињанд ва дар ваќташ мављудияти худи мављњои электромагнитї дар асоси њамин ќонунњо пешгўї шуда буд. Электродинамикаи Максвелл муњаќќиќонро ба хулосаи бемаъние мебурд, ки мувофиќи он љисми гарм дар натиљаи бефосила хориљ кардани мављњои электромагнитї энергияи худро гум карда, мебоист то њарорати сифри мутлаќ сард мешуд. Мувофиќи назарияи классикї мувозанати њароратї дар байни модда ва нури афкандаи он имконпазир нест. Аммо таљрибањои маъмулї нишон медињанд, ки воќеият њаргиз чунин набудааст. Љисми гарм на њамаи энергияи худро барои афканиши мављњои электромагнитї сарф мекунад. Дар љустуљўи роњи њалли ин зиддияти назария ва таљриба олими олмонї Макс Планк аќидае изњор кард, ки атомњо энер­ гияи электромагнитиро њисса-њисса ё худ квант-квант ме­афкананд. Энергияи њар як њисса ё худ квант Е ба басомади ларзиши мављи электромагнитї v мутаносиб аст: E = hv Зариб (коэфисент)-и мутаносибї h собити Планк ном дорад. Фарзи Планк амалан ифодаи он буд, ки ќонунњои физикаи классикї дар падидањои микроолам ќобили истифода нестанд. 235 Планк Макс (1858-1947) – физикдони бузурги олмонї, бунёдгузори назарияи квантї – назарияи муосири њаракат, таъсироти мутаќобил ва табдилоти мутаќобили заррањои микроскопї. Соли 1900 Планк дар асари ба тобиши мувозанатии њароратї бахшидааш фарзе ба миён овард, ки энергияи оссиллатор (системаи физикии ба оњанги мавзун ларзишхўранда) ќиматњои ба басомади ларзишњо ν мутаносиби дискретї мегирад. Оссиллатор энергияи электромагнитиро њисса-њисса ё квант-квант меафканад. Планк дар арсаи термодинамика низ сањми зиёд дорад. Назарияи тобиши њароратие, ки Планк бунёд кард, бо таљ­риба мутобиќати аъло дошт. Аз рўйи ќиматњои таљрибавии таќсимоти басомадии энергия ќимати собити Планк муайян карда шуд, ки басе хурд будааст: h = 6,626·10–34 Љ·с. Дар банди оянда мо падидаи дигари физикиеро муоина хоњем кард, ки бо ёрии он собити Планкро бо роњи нисбатан осонтар ёфтан мумкин аст. Баъди кашфиёти Планк назарияи ба куллї нав ва амиќи физикие ба вуљуд омада, тараќќї кард, ки назарияи квантї ном гирифтааст. Ин назария њоло њам дар њоли инкишоф мебошад. Планк чораи бартараф сохтани мушкилоти назарияи то­биши њароратиро нишон дод. Аммо ин комёбї бар ивази он ба даст омад, ки ќонунњои физикаи классикї дар доираи системањои микроскопї истифоданопазир пиндошта шаванд. 236 Боби 8 КВАНТЊОИ РЎШНОЇ Ќонунњои физикаи квантї барои ташхис додани рафтори микро­ заррањо эљод шудаанд. Аммо хосиятњои квантии модда бори на­ хуст мањз дар тањќиќи падидањои афканиш ва фурўбурди рўш­ної ошкор гардидаанд. §65. Падидаи фотоэлектрикї (фотопадида) Ќадами ќатъї дар инкишофи тасаввуроти алоќаманд бо та­ биати рўшної омўзиши падидаи аљибе буд, ки онро олими олмонї Њ.Њертз ошкор сохт ва олими рус А.Г.Столетов онро њама­та­рафа тањќиќ кард. Ин падида фотопадида ё худ падидаи фото­электрикї (эффекти фотоэлектрикї) ном гирифтааст. Фотопадида гуфта падидаи бо таъсири рўшної аз модда канда шудани электронњоро мефањманд. Мушоњидаи фотопадида. Барои ошкор сохтани фотопадида электрометреро истифода кардан мумкин аст, ки бо лавњаи руњї пайваст бошад (рас.156). Агар ба лавња аввал барќаи мусбат дињему баъд рўшноии, масалан, камони элект­рикиро сўйи он ра­ вона созем, суръати аз барќа холї (яъне бе­барќа) шудани электрометр таѓйир намеёбад. Аммо агар лав­њаро ман­фї-барќаманд кунем, такрори таљ­риба нишон медињад, ки сели рўш­ноии камони электрикї онро басе зуд холї (аз барќа) мекунад. Ин танњо як шарњ дорад. Рўш­ ної электронњоро аз сатњи лавња зада мебарорад; агар лавња бар­ќаи манфї дошта бошад, элек­трон­ њои кандашуда аз сатњи он тела мехўранд ва электрометр аз барќа холї мешавад. Лекин агар лавња барќаи мусбат дошта бо­шад, вай электронњои кандашуда­ро њамон дам ба худ мекашад ва, аз ин рў, Рас.156. электрометр холї наме­шавад. 237 Столетов Александр Григорйевич (1839-96) – физикдони рус. Тањќиќи фотопадида Столетовро шуњрати љањонї дод. Ў имкони истифодаи амалии фотопадидаро низ нишон дод. Столетов дар рисолаи худ «Тањќиќи љараёни магнитнок шудани оњани нарм» усули тадќиќи ферромагнетикњоро тањия кард ва шакли хатти каљи магнитнок шудани моддањоро муќаррар сохт. Ин асари ў дар амалияи офариниши мошинњои электрикї истифода шудааст. Столетов барои дар Русия инкишоф додани физика кўшиши бисёр ба харљ додааст. Ў ташаббускори барпо кардани Пажўњишгоњи физикаи назди Донишгоњи Маскав буд. Аммо агар дар роњи сели рўшної шишаи муќаррарї биг­зорем, сарфи назар аз шиддати дастаи рўшної лавњаи дорои барќаи манфї электронњои худро дигар намеафканад. Азбаски шиша тобиши ултрабунафшро фурў мебарад, пас, метавон гуфт, ки сабабгори падидаи фотоэлектрикї мањз њамин шуоъ­њои ултрабунафш њастанд. Ин далели ба худии худ ному­рак­кабро дар чањорчўбаи назарияи мављии рўшної шарњ додан илољ надорад. Фањмо нест, ки чаро мављњои пастбасомади рўшної њатто дар сурати бузург будани домана (амплитуд)-и мављ (яъне бузург будани ќувваи ба электронњо таъсиркунанда) электрон канда наметавонанд. Ќонунњои падидаи фотоэлектрикї. Барои дар бораи фото­ падида муълумоти пурратар ба даст овардан дарк кардан зарур аст, ки адади электронњои бо таъсири рўшної аз сатњи модда кандашуда, яъне фотоэлектронњо ва суръат ё энергияи ки­нетикии онњо ба чї вобаста аст. Барои рўшанї андохтан дар ин масъала таљрибањое анљом дода шудаанд, ки якеи онњо дар рас.157 тасвир ёфтааст. Њавои баллони шишагинеро, ки андарунаш ду электрод дорад, мекашанд. Баллон равзанаи кварсие дорад, ки на танњо барои рўшноии сафед, балки инчунин барои тобиши ултрабунафш шаффоф аст. Потенсиал (ё худ волтаж)-и ба электродњо дода­шавандаро бо ёрии потенсиометр таѓйир додан ва ба воситаи волтметр чен кардан мумкин аст. Электроди номбурдаро бо ќутби манфии батаре мепайванданд. Ин электрод бо таъсири рўшної электрон меафканад. Электронњо њангоми дар майдони электрикї њаракат кардан љараён ба вуљуд меоваранд. Дар сурати кам будани потенсиали байни электродњо на њама электронњои кандашуда то ба электроди дигар мерасанд. Агар фарќи потенсиалњои байни электродњоро 238 зиёд кунем, бо вуљуди бетаѓйир мондани сели рўшної ќувваи љараён меафзояд ва дар ягон ќимати волтаж максимум гирифта, баъд доимї мемонад (рас.158). Зиёдтарин ќимати ќувваи љараён Ic љараёни сер ном гирифтааст. Бузургии љараёни сер ба адади электронњое во­баста мебошад, ки аз электрод дар муддати 1 с канда мешаванд. Дар ин таљриба таѓйир додани шиддати рўшноии ба элек­ т­род зананда имкон дод, ки ин гуна вобастагї муќаррар карда шавад: адади электронњои дар 1 с аз сатњи электрод канда­шаванда ба миќдори дар ин муддат фурўрафтаи энергияи мављи рўшної мутаносиб мебошад. Ин њељ љойи ѓайричашмдошт надорад: њар ќадре ки энергияи дастаи рўшної зиёд бошад, таъсири он њамон ќадр бештар аст. Акнун тарзи чен кардани энергияи кинетикї ё суръати элек­ т­ронњоро бинем. Аз рас.158 бармеояд, ки ќувваи фотољараён дар сурати њељ будани фарќи потенсиалњои байни электродњо низ аз сифр фарќ дорад. Ин нишони он аст, ки ќисме аз элект­ронњои кандашуда то ба электроди дигар дар мавриди сифрї будани фарќи потенсиалњо низ мерасад (ниг. рас.157). Агар ќутбњои батареро таѓйир дињем, ќувваи љараён кам мешавад ва дар ягон ќимати Uб-и ќутбияти чаппа љараён ќатъ мегардад: дар ин маврид майдони элект­рикї њама электронњоро аввал бозмедорад ва баъд аќиб ме­гар­донад. Бузургии волтаж (фарќи по­ тенсиалњо)-и боздоранда Uб ба энергияи кинетикии зиёдтарини электронњои кандашуда во­ баста аст. Волтажи боздорандаро чен карда, дар асоси теорема (ќазия)-и энергияи кинетикї (ниг. Рас.157. Рас.158. 239 китоби дарсии «Физика, 9», §44) ќимати зиёдтарини 1 N 0 Nэнергияи N 1 vc vб 0 20 кинетикии электронњоро ёфтан мумкин аст: 2 c m 2 eU б 2 2 2 4 2 c c 1 c c N N0 n c c 2 ёфтани 1 2 таљрибањо нишон дод, дар Чунонки сурати таѓйир m 2 c шиддати рўшної (ё худ зичии боз­ hv сели A рўшної) ќимати волтажи t таѓйир 2 T доранда намеёбад. Ин нишони он аст, ки энергияи кинеN N 2 . υ 0 F m электронњо тикии таѓйир намеёбад. A t vmin мављии рўшної238 U Ин далел аз нигоњи назарияи тавре 92нофањмост: мерасад, ки гўё шиддатиhрўшної њарчи зиёдтар бошад, баpназар τ 1,4T F майдони электромагнитии аз тарафи мављи рўшної ба электронњо h t ќувваи њамон ќадр бештар таъсир онњо энергияи 2π меоварад ва14гўё N њамон бештарро соњиб мешуда бошанд. 7 p mќадр υ ки фотоэлек­ 14 4 17 1 hv энергияи кинетикии υ Аммо таљриба нишон дод, 7 N 2 He 8 O 1 H 2 рўшної вобаста тронњо танњо ба басомадиmмављи аст. Ќимати c m0 энергияи кинетикии фотоэлектронњо дар сурати афзузиёдтарини m hv хаттї h зиёд 9 4 12 дани басомади мешавад 01ба n p ба mcтаври 4 Be 2 He 6 Cва 2 мављи рўшної 1 дастаи c λ шиддати рўшної бастагї надорад. Агар басомади мављи c2 рўшної аз басомади камтарини хоси E v хурд m 2 барои њар модда M 2б min d 2 бошад, 2 падидаи фотоэлектрикї рўй намедињад. c ) , 2 1 2 2 7 1 4 4 * * * 2 c 3 Li 1 H 2 He 2 He m hv A (фотопадида) шаклан басе d Ќонунњои падидаи фотоэлектрикї 2 )2 . 2 27 1 24 4 сода Аммо вобастагии энергияи кинетикии фотоэлек­ 2 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1 њастанд. 0,999 999 99944. c2 ба басомад асроромез менамояд. тронњо A 7 1 4 4 v vmin 3 Li 1 H 2 He 2 He h m0 p 1. Собити Планк чї ќимат дорад? 235 d1 ) 2hk d . 2 E фотоэлектрикї hv ω 92 U 2. 1Ќонунњои асосии падидаи чигунаанд? 2 c h 238 U 239 Np 10e v . §66. Пояи назарии падидаи 92 93 фотоэлектрикї p 2π F ќонунњои электродинамикаи t Њама саъю кўшиши дар заминаи 239 0 h Np 239 v Максвелл (ки мувофиќи онњо p рўшної мављи93электромагнитии 94 Pu 1 eдар m0 бефосила пањншуда мебошад) λ фазо шарњ додани падидаи фото­ 2 ? λD . d 10 5 cм электрикї бенатиља баромад. Нофањмо буд,239ки чаро энергияи 2 qα q 94 Pu m c 2 0 F фото­ э лектронњо танњо ба басомади рўшної вобаста аст ва чаро E mc max 0 R 2 дарозии мављ канда ме­ электронњо фаќат 2 њангоми кўтоњ4будани 1 2 шаванд. c 240 m E c2 E0 m0 c 2 v kn Ek En Ek En h h h 2 1 H 13H 24 He 01n Ин падидаро с.1905 А.Эйнштейн шарњ дод. Шарњи ў бар аќидаи Планк дар хусуси квант-квант, зарра-зарра афканда шудани рўшної асос ёфта буд. Дар зуњури ќонунњои таљрибавии падидаи фотоэлектрикї Эйнштейн исботи бешакки онро медид, ки рўшної сохти зарра-зарра дорад ва бо њиссањои алоњида, яъне зарра-зарра фурў бурда мешавад. Энергияи њар як њиссаи рўшної Е (дар мутобиќати комил бо фарзияи Планк) ба басомад мутаносиб мебошад: (8.1) Е = hν, ки ин љо h собити Планк аст. Аз он ки рўшної, чунонки Планк нишон дод, квант-квант (яъне зарра-зарра) хориљ мегардад, њанўз барнамеояд, ки рўш­ної сохти заррагї дорад. Дарвоќеъ, оби даруни шиша њаргиз ифодаи он нест, ки гўё об сохтори зарра-зарра дошта ва аз њиссањои таќсимнопазир таркиб ёфта бошад. Танњо падидаи фотоэлектрикї нишон дод, ки рўшної сох­ тори канда-канда дорад: њиссаи афкандашудаи энергияи рўш­ної E = hν минбаъд – дар љараёни пањн гаштани рўшної низ сифати хусусии худро нигоњ медорад. Њиссањо танњо том-том фурў бурда мешаванд. бо ёрии 1 N 0ќонуни N 0 баќои N0 1Энергияи кинетикии фотоэлектронро vc vб иљро энергия ёфтан мумкин аст. Энергияи њиссаи рўшної hν барои 2 c 2 2 4 22 кардани кори баровард А (яъне 2 коре, ки барои аз сатњи филиз m cэлектрон бояд c eU канда баровардани иљро шавад) ва барои б 1 ба он 2 c c 2 N N электрон бахшидани энергияи кинетикї сарф мешавад: 0 n c c 2 2 m 2 c hv A t (8.2) 2 T N N0 2 . υ мушкилињои асосии алоќаманд бо падидаи фотоF m Ин муодила A рўшної, ба238гуфти Эйнштейн, t электрикиро шарњ медињад. vШиддати U min h (дар дастаи92 рўшної мутаноба адади квантњо (њиссањо)-и энергия pмебошад ва, аз ин рў, адади электронњои аз сатњи филиз кансиб τ 1,4T F h t дашударо ифода мекунад. Суръати элект­ронњо бошад, мувофиќи 14 2π N (8.2) p танњо mυ ба басомади мављи рўшної ва кори 7баровард бастагї дорад, вале ба шиддати рўшної вобаста нест. (Кори баровард, дар 14 4 17 1 hv N He O υ навбати худ ба навъи филизmвањолати сатњи он вобаста мебошад). 7 2 8 1H 2 c Барои m0 ин ё он модда падидаи фотоэлектрикї дар сурате му­ m мешавад, ки басомади мављи hv рўшної h 9 назар 4 ба ќимати 12 1 шоњида 2 p mc 4 Be 2 He 6 C 0 n камтарини 1 2νmin зиёд бошад, зеро барои c азλ сатњи филиз кандани c 241 E m 2 M 2б c 2 2 1 2 7 1 4 4 c 3 Li 1 H 2 He 2 He m 2 hv A 1 )2 , 2 2 1 N0 N0 N 0 1 vc vб 2 2 c 2 2 4 2 электрон њатто дар мавриди ба он2 набахшидани энергияи кинетикї m c иљро кардан c eU кори бароварди А-ро мебояд. Пас, энергияи б 1 квант c c 2 N N бояд2 бештар аз А бошад, яъне 0 c c 2n 1 2 2 hν > A. m c hv A Басомади фотопадида tном ги сарњадии νmin сарњадди сурхи 2 N N0 2 T . υ ва чунин ифода карда мешавад: рифтааст F m A t 238 vmin 92 U h . p Кори алоќаманд мебошад. τ 1,4T Бинобар F баровард ба навъи модда h t ин сарњадди сурхи фотопадида њар хел аст. νmin низ барои њар модда 14 2π ба дарозии мављи барои руњ сарњадди сурх Чунончи, λ = 3·10–7 м 7N max p mυ (тобиши ултрабунафш) рост меояд. гаштани фото 14 4 17 1 hv Сабаби ќатъ N He υ 7 2 шишагин, 8 O 1 H m 2 гузоштани лавњаи падида дар сурати дар роњи рўшної ки нурњоиmултрабунафшро фурў cмебарад, низ њамин аст. 0 баровард mКори hv назар h ба9Be барои алумин ё оњан руњ 2 24зиёдтар He126Cаст. 01n p mc 4 Њамин буд, дар таљрибаи дар §65 баёншуда 1 ки c λ лавњаи руњї истиc 2 Барои филизоти 2ишќорї кори баровард, фода шудааст. Eббаръакс, m M кам, вале дарозии мављи мутобиќи сарњадди сурх λ – 2зиёд аст. d max 2 c )2 , –7 Чунончи, м мебошад. 2 1 2 барои натрий λmax= 6,8·10 2 7 1 4 2 Боc ёрии муодилаи Эйнштейн (8.2) Планк h-ро4 ёфтан 3 Li 1 H 2 He 2 He mсобити hv басомади A d осон аст. Барои ин дар таљриба мављи рўшноиву кори 2 )2 . 2фотоэлектронњоро 27 1 24 4 баровард ва баъд энергияи кинетикии муайян 2 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1 2 0,999 999 99944. –34 карданcмебояд. Аз ин гуна таљрибањо Љ·с A ќимати 7h=6,626·10 1 4 4 d v v њосил мешавад, ки ба ќимати аз тањќиќи назарии падидаи тамоmin 3 Li 1 H 2 He 2 He h m0– тобиши њарорати њосилкардаи Планк айнан баробар ман дигар p 235 гуногун ёфтшудаи d1 ) 2hk d .аст. Њамчен 2омадани ќиматњои E hvбо усулњои ω 92 U 1 2 дурустии фарзи дар масъалаи квантирафтор будасобити Планк ни љараёни cафканиш ва фурўбурди ба миён239 омадаро0 ба h рўшної 238 U Np 1 e v . 92 93 куллї мекунад. p тасдиќ 2π F t * *h * 239 239 0 p 93 Np 94 Pu 1 e v mМуодилаи Эйнштейн (8.2) бо λвуљуди басе сода будан ќону­ният­ 0 њои падидаи фотоэлектрикиро шарњи дуруст медињад. Њамин буд, 239 q αпадида q 94 Pu m0c 2 эљоди назарияи 2 ки E Эйнштейн барои ин сазовори мукофоти Fmax mc 2 2 4 0 R нобелї гардидааст. 1 λD . d 6 10 5 cм c2 Ek En Ek En хосиятњои заррагї 1. Кадом далелњо шањодатv медињанд, ки рўшної kn h h h E мекунад? зоњир ?m 242 c2 E0 m0 c 2 m m0 2 1 , H 13H 24 He 01n 14 6 C c c c 2. Сарњадди сурхи падидаи фотоэлектрикї чист ва чиро ифода мекунад? §67. Фотонњо Дар физикаи муосир фотон чун яке аз заррањои бунёдї муоина мешавад. Чанд дањсола аст, ки љадвали заррањои бунёдї (заррањои элементарї) аз фотон сар мешавад. Энергия ва импулси фотон. Рўшної њам њангоми тавлид ёфтан ва заррањое рафтор мекунад, 1 рафтан N 0 N 0чунNсели vc њам vб њангоми фурў 0 яъне энергияи ки энергияи Е=hν доранд, онњо ба басомад во2 2 2 4 2 2 аст. «Њисса»-и рўшної ѓайричашмдошт ба чизе монандї баста m eU б ки зарра ном гирифтааст. пайдокард, Хосиятњои њангоми афка1 2 N N ниш ва фурўбурд зоњиршавандаи рўшноиро хосиятњои заррагї (ё 0 n 2 2 ва худи зарраи рўшноиро фотон ё кванти тобиши корпускулї) m hv A электромагнитї мегўянд. t 2 T N N 0 2энергияи . Фотон мисли заррањо муайян – энергияи hν дорад. Энергияи фотонро маъмулан на бо бо басо­ A N0 N N0 238 vc vб басомади ν,1 балки 0 1 vmin U фати 92 мади доиравии ω=20πν ифода мекунанд. Дар ин сурат ба си­ 2 h c 2 2 4 22 2 ба љойи бузургии h бу­зургии зариб (коэфисент)-и мутаносибї m τ c 1,4T eU б h c 1 тибќи истифода мекунанд, ки 2 (яъне «ње»-и c 14миёнбаста)-ро c 2 N N 0 c 2π 7 Nc 2n 1 њозира 2 2 маълумоти ќимати зайл дорад: m c hv17 O A1H –34 Љ.с 14 h =1,0545887·10 4 t hv N He 7 2 8 1 m 2 υ 2 T N N 2 . Пас, энергияи фотонро ин хел ифода кардан мумкин аст: 0 F mc E = hω (8.4) A thv h 238 9 4 12 1 vmin 92 U p Мувофиќи mc назарияи масса чунин 4 Be 2 Heнисбият 6 C 0 n энергия ва h c λ њамбастагї доранд: p τ 1,4T F E 2 h 2 m t M 2б E= mc 14 Азбаски энергияи фотон массаи онро c ба hν 2π баробар аст, пас, 7N 2 p mυ ин тавр ёфтан мебояд: 7 1 4 4 3 Li 1 H 2 He 14 4 17 1 m 2 hv2 He υ (8.5) hv A 7 N 2 He 8 O 1 H m 2 c2 4He 27 1 24 Al n Na m 13 0 2 0 9 99944. mФотон массаи оромиш (m1о) надорад, оромї hv яъне h дар 9 њолати 4 12 1 2 A p mc «зарра» 4 Be 2 Heёфтан 6 C 0 n (ќарор) вуљуд дошта наметавонад. Ин гоњи тавлид 7 1 4 4 v vmin 1 2 c λ 3 Li 1 H 2 He 2 He h c с мешавад. соњиби суръати Массаи бо формулаи (8.5) муайяншаEб 2 њолати њаракатсоњиб ванда массаест, ки онро фотонmдар 235 M мебошад. d 2 2 U E рўйи hv2 массаву ω 92 ) , Аз суръати муайян импулси фотонро ёфтанc осон аст: 2 1 2 2 7 1 4 4 2 h c 238 239 0 3 Li 1 H 2 He 243 2 He m hv1Ae v . d 2 92 U 93 Np 2π 2 ). 2 27 1 24 4 2 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1 2 0,999 999 99944. 239 239 0 h c p 93 Np 94 Pu 1 e vA 7 1 4 4 v v λ min 3 Li 1 H 2 He 2 He p mυ υ m , 2π m m0 hv c2 14 7 N 14 7 N 24He 178 O 11H hv h 9 4 12 1 4 Be 2 He 6 C (8.6) 0n 1 2 c λ c E Импулси фотон ба m самти 2 шуоъи рўшної Mравона 2б мебошад. 2 Њар ќадре ки басомад зиёд бошад, энергияву cимпулси фотон 2 2 p mc 1 њамон ќадр зиёданд ва хосиятњои заррагии рўшної 7 «заррањои» c2 11H 24 Heфотонњои 24He 3 Li 2 њамон ќадр равшантар зоњир m мегарданд. Энергияи hv A 2 рўшноии намоён баѓоят кам аст.2 Чунончи, рўшноии . 27 фотонњои 1 24 4 2 -19 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1сабз 0,999 999 99944. энергияи 4·10 Љ доранд. c2 Бо вуљуди ин С.Вавилов дарAтаљрибањои бисёр хуби худ му­ 7 1 4 4 vmin кард, ки чашмиv одам 3 Li 1 H 2 He 2 He ќаррар – ин «асбоби» нозуктарин, фарќи h m0 p равшанињои офаридаи квантњои алоњидаро235њис карда мета­вонад. 2hk d . 2 E hv ω 92 U тариќ, зарур омад, Дугунагї (дуализм)-и «зарра–мављ». Њамин 1 2 ки рўшної чун сели заррањо пиндошта шавад. Ба назар омада c h ба назарияи 238 заррагии 239 0 тон боки ин гўё бозгашт Нйу­ метавонад, 92 U 93 Np 1 e v . Аммо набояд фаромўш pшад. 2π сохт, ки падидањои интер­ференс ва F дифраксияи рўшної шањодати равшани хосияти мављї t 239 239 0доштани h Np Pu ev рўшної њастанд. Рўшної p дугунагии ба93 худ хос94дорад.1Њангоми m0 λ густариш ёфтани рўшної хосиятњои мављии он зоњир мешаванду . cм 239 дар сурати бо2 моддањо таъсири qмутаќобил кардан (яъне њангоми 94 Pu m0c αq 2 F афканда шудан ва фурў рафтани рўшної) – хосиятњои заррагии он. E mc max 2 2 4 R 0 Ин ѓайриодї ва тааљљубангез аст. Бо вуљуде ки мо инро ба 1 2 таври аёнї тасаввур карда наметавонем, вале ин далел аст, далеc Ek En Ek En ли ќотеъ аст. Мо имконv надорем, микро­оламро ба ки рўйдодњои kn h h h таври E аёнї ва мукаммал тасаввур кунем, зеро онњо аз рўйдодњои mхоси 2макроолам, падидањое, ки инсон дар тўли асрњо мушоњида c кардааст (ва ќонунњои асосии онњо дар охири а.XIX шакл гириф2 3 4 1 E0 таанд), m0 c 2 ба куллї фарќ доранд. 1 H 1 H 2 He 0 n Бо мурури замон ошкор гашт, ки электрон ва дигар зар­рањои 14 m0 (заррањои элементарї) низ хосияти6 C бунёдї дугунагї доранд. Аз m , љумла электрон дар баробари хосиятњои заррагии худ хо­сият­њои 2 2 E 4 0 1 2низ зоњир мекунад. мављї интерфе r0 Чунончи, . дастаиDэлектронњо 2 c дифраксия ба вуљуд me ренс ва оварда метавонад.m хосиятњои ѓайриодии микрозаррањо 2ба воситаи назарияи mИн 0 hvkn ба Ek воситаи En p њаракати e ин навъ заррањо, механикаи квантї шарњ 2 3 дода мешавад. Равшан гашт, ки дар ин гуна мавридњо механикаи 1 2 M M 4 4 1 X Y He c ќобили истифода Нйутон нест. Аммо омўзиши механикаи квантї Z Z 2 2 e. 3 аз доираи физикаи мактабї берун аст. p F t 244 E mc 2 1 1 H m0c 1 2 2 c2 4 2 He M M 0 Z X Z 1Y 1 e 0 1 2 mv evB 2 n p e v sin α * * * Фотон зарраи бунёдиест, ки аз массаи оромиш ва барќа (заряди электрикї) мањрум мебошад, вале энергияву импулс дорад. Фотон кванти майдони электромагнитї ё, чї навъе ки мегўянд, пайки майдони электромагнитї мебошад ва таъсироти мута­ќобили байни заррањои барќамандро воќеї мегардонад. Њисса-њисса ё квант-квант афканда ва фурў бурда шудани мављњои электромагнитї зуњуроти хусусиятњои заррагии майдони электромагнитї мебошад. Дугунагии «зарра–мављ» хусусияти умумии модда аст, ки дар дараљаи микроскопї зоњир мегардад. ? 1. Аз рўйи ќимати маълуми басомади (ларзиши) мављи рўшної энергияи фотон ва массаву импулси онро чї тавр ёфтан мумкин аст? 2. Мафњуми дугунагии зарра–мављ чї маъниро ифода мекунад? §68. Истифодаи падидаи фотоэлектрикї Кашфи падидаи фотоэлектрикї барои дарки амиќтари таби­ ати рўшної ањамияти зиёд дошт. Аммо арзиши илм на танњо ин аст, ки сохтори мураккабу рангоранги олами моддиро равшан со­ зад, балки ин њам њаст, ки вай моро дар паймоиши роњи такмили истењсолот ва бењтар кардани шароити моддиву маънавии љомеа муќтадиртар гардонад. Бо мадади фотопадида кино «ба гап даромад», бо ёрии он наќл кардани тасвирњои гуногун дар њоли њаракат имконпазир гашт. Истифодаи асбобњои фотоэлектронї офаридани даст­гоњњоеро имконпазир гардонд, ки аз рўйи наќшаи муайян бе дахолати одам њар гуна маснуот тайёр мекунад. Асбобњое, ки бар падидаи фотоэлектрикї асос ёфтаанд, андозањои мас­нуотро бењтар аз њар гуна одам назорат мекунанд, чароѓњои кўчаву биноњоро сари ваќт дармегиронанд ва ѓ. Њамаи ин дар натиљаи ихтирои фотоолат ё худ фотоэлемент ном асбобе имконпазир гардид, ки дар он энергияи рўшної энергияи љараёни электрикиро идора мекунад ё ба он табдил меёбад. Фотоолатњои вакуумї (фотоэлементњои вакуумї). Фото­олат колба (ќаръ)-и шишагинест (рас.159), ки ќисми сатњи да­рунии он 245 бо ќабати тунуки филизии кори баровардаш кам пўшонда шудааст. Ин ќисми фотоолат катоди он (1) мебошад. Рўш­ної ба даруни колба аз «равзани» шаффоф медарояд. Дар мобайни он њалќаи симин ё гирдаи 2 шинонда шудааст, ки чун аноди асбоб хидмат мекунад. Анод ба ќутби мусбати батаре пайваста мешавад. Фотоолатњои њозира рўшноии намоён ва њатто тобиши инфрасурхро њис мекунанд. Дар сурати ба ка­тоди фотоолат задани рўшної дар занљир љараёни электри­кие ба вуљуд меояд, ки ин ё он релеро ба кор медарорад ё кори онро ќатъ мегардонад. Якљо бо реле кор фармудани фото­олатњо имкон Рас.159. медињад, ки автоматњои гуногуни «бинанда» сох­та шавад. Якеи онњо автомати метро мебошад. Агар пешакї њаќќи гузар, масалан як панљтина – ба роѓи махсус андохта нашавад, автомат роњи гузарро мебандад. Ин гуна фотоолат фалокатњои гуногунро низ пешгирї кар­да метавонад. Чунончи, агар дасти одам тасо­дуфан дар љойи хавфноки пресс дарояд, фото­олат прессро ќариб дафъатан ќарор медињад. Бо ёрии фотоолатњо садои дар навори кино сабтшударо бозгўї кардан мумкин аст. Фотоолатњои нимноќилї. Дар баробари падидаи фотоэлектрикии дар ин боб муоинашуда, ки фотопадидаи берунї низ номида шудааст, фотопадидаи дарунї низ љой дорад, ки дар нимноќилњо, аз љумла дар фотомуќовиматњо (олатњое, ки муќовимати онњо ба равшанї вобаста аст) истифода мешавад (ниг. китоби дарсии «Физика, 10», §76). Ѓайр аз ин, фотоолатњои нимноќилие сохта шудаанд, ки энергияи рўшноиро бевосита ба энергияи љараёни электрикї табдил медињанд ва ќувваи муњаррикаи электрикї1 (ЌуМЭ) ба вуљуд меоваранд. ЌуМЭ-и дар ин маврид мушоњидашаванда дар p-n-соњаи ду нимноќил дар мавриди рўшноборон кардани ин соња ба вуљуд меояд (ниг. «Физика, 10», §73). Ин ЌуМЭ-ро ЌуМЭ-и фотоэлектрикї номидан мумкин аст. Бо таъсири рўшної дар соњаи номбурда љуфтњои иборат аз як электрону як љавф (ковокї, љойи холї) ба вуљуд мео1. Номи пешинаи ин мафњум «ќувваи электроњаракатдињанда» (ЌЭЊ) буд, ки мазмунро дуруст ифода намекунад. (С.Ќ.). 246 яд. Дар соњаи p-n-гузариш майдони электрикї вуљуд дорад. Ин майдон ноќилони ѓайриасосии моддаи нимноќилњоро маљбур мекунад, ки аз тариќи љойи тамоси њарду нимноќил бигзаранд. Љавфњои нимноќили навъи n ба нимноќили навъи р мегузаранду электронњо аз нимноќили навъи р ба соњаи навъи n мекўчанд – дар натиља дар нимноќилњои p ва n миќдори ноќилони асосї меафзояд. Ин, дар навбати худ, он гуна маънї дорад, ки дар натиљаи гузаришњои номбурда потенсиали нимноќили навъи р зиёд, вале потенсиали нимноќили навъи n кам мешавад. Ин то даме идома меёбад, ки љараёни ноќилони ѓайриасосии аз тариќи p-n соњаи нимноќил љоришаванда ба љараёни ноќилони асосии аз њамин соња љоришаванда баробар ояд. Дар натиља дар байни нимноќилњо фарќи потенсиалњои баробар ба ќувваи муњаррикаи фотоэлектрикї муќар­рар мегардад. Агар занљир бо ягон воситаи берунї, масалан, ба василаи муќовимати R-и рас.160 сарбаст карда шавад, дар занљир љараёне љорї мегардад, ки ќимати он ба фарќи љараёнњои ноќилони ѓайриасосї ва асосї баробар меояд. Ќувваи љараён дар ин маврид ба шиддати тобиши ба фотоолат зананда ва муќовимати R бастагї дорад. Фотоолатњое, ки дар онњо p-n-гузариш истифода мешавад, ЌуМЭ-и баробар ба 1-2 В ба вуљуд оварда метавонанд. Тавони хурўљии ин олатњо (яъне тавон дар баромадгоњи фотоолатњо) дар сурати таќрибан 20% будани суд (ё худ коэфисенти кори фоиданок)-и онњо то ба садњо ватт мерасад. Фотоолатњои камтавон дар нурсанљњо (фотоэкспонометрњо) ис- Рас.160. Рас.161. 247 тифода мешаванд. Фотоолатњои нимноќилї хусусан дар батарењои офтобие (рас.161) майдони васеи татбиќ ёфтаанд, ки онњо дар киштињои кайњонї кор медињанд. Мутаассифона, ин навъи фото­ олатњо нархи бас гарон доранд. * * * Фотоолатњои вакуумї ва нимноќилї љойи истифода бисёр до­ ранд. Фотоолатњои нимноќилї ќувваи муњаррикаи фото­электрикї њосил карда метавонанд. §69. Фишори рўшної Максвелл дар заминаи назарияи электромагнитии худ пешгўї кард, ки рўшної бояд ба садд (монеа)-и сари роњи худ фишор би­ ёрад. Ин фишорро П.Н.Лебедев чен кардааст. Бо таъсири майдони электрикии мављи рўшної электронњо дар љисм ларзиш мехўранд. Љараёни электрикие ба вуљуд меояд, ки он ба самти шиддати майдони электрикї равона аст (рас. 162). Ба электронњои ботартибона њаракаткунанда аз тарафи майдони магнитї ќувваи лоренсии F таъсир меоварад. Ин ќувва ба рафти мављ равона мебошад. Рас.162. Ња­мин аст ќувваи фишори рўш­ ної. Барои ба исбот расондани дурустии назарияи Максвелл чен кардани фишори рўшної зарур буд. Аммо бисёр муњаќќиќон ба чен кардани фишори рўшної муваффаќ нагаштанд, зеро ин фишор баѓоят кам аст: њатто дар рўзи офтобї ба сатњи масоњаташ 1 м2 ќувваи њамагї 4·10–8Н таъсир меоварад. Чен кардани фишори рўшної бори аввал с.1900 ба олими рус П.Н.Лебедев муяссар гашт. Асбоби Лебедев аз милаи баѓоят борике иборат буд, ки он дар риштаи борики шишагин овезон буд ва канорњои мила болчањои сабуке дошт (рас.163). Асбобро дар зарфе љой дода, њавои онро мекашидаанд. Рўшної ба сатњи болчањои як тарафи мила Рас.163. 248 Лебедев Пётр Николаевич (1866-1912) – физикдони рус, он ки бори нахуст фишори ба љисмњои сахт ва газњо овардаи рўшноиро чен кардааст. Ин таљрибаи Лебедев назарияи Максвеллро миќдоран тасдиќ кард. Лебедев дар роњи љустуљўи исботи таљрибавии назарияи электромагнитии рўшної мављњои электромагнитии миллиметридарозї њосил кард ва њама хосиятњои онњоро омўхт. Нахустин мактаби физикиро дар Русия Лебедев кушодааст. Бисёр олимони барљастаи даврони шўравии рус дастпарварони њамон мактабанд. Пажўњишгоњи физикаи Академияи улуми Русия (собиќ ИЉШС) ба номи Лебедев гузошта шудааст. зада, ба он фишор меоварад. Бузургии фишор аз рўйи кунљи тоб­хўрди ришта ёфта мешуд. Аммо зарфро аз њаво тамоман холї кар­дан имкон надошт. Он љо молекулањои њаво камубеш боќї мемонданд, ки онњо дар натиљаи на якхела гарм шудани болчањову деворњои зарф ба њаракат даромада, боиси тоб хўрдани ришта гардида метавонистанд. Ѓайр аз ин, ноякхела гарм шудани рўяњои болчањо (рўяи рўшноираси болча на­зар ба рўяи дигари он беш­тар гарм мешавад) низ боиси тобхўрди ришта мегардад. Молекулањои аз рўяи гарм­тари болча инъикосша­ванда назар ба молекулањои аз рўяи сардтар инъикосша­ван­да болчаро импулси зиёд­тар мебахшанд. Лебедев бо вуљуди паст бу­дани дараљаи техникаи таљ­рибавии он давра њамаи ин душворињоро бартараф сохта тавонист: ў зарфро хеле калон ва болчањоро хеле тунук гирифта, тавонист исбот кунад, ки рўшної ба љисмњои сахт фишор меоварад. Лебедев ин фи­шорро чен кард. Ќимати њосилкардаи ў ба ќимати пешгўи­ кардаи Максвелл мувофиќат дошт. Баъдтар, пас аз се соли тањ­ ќиќот Лебедевро муяссар гашт, ки таљрибаи боз њам нозуктаре анљом дињад: ў фишори ба газњо овардаи рўшноиро чен кард. Пайдоиши назарияи квантии рўшної имкон дод, ки сабаби фишоровар будани рўшної шарњи сода дода шавад. Фотонњо мис­ли заррањои дорои массаи оромиш соњиби импулс мебо­шанд. Онњо дар сурати дар љисм фурў рафтан импулси худро ба он љисм медињанд. Мувофиќи ќонуни баќои импулс импулси љисм ба љамъи импулсњои фотонњои фурўбурдааш баробар аст. Бинобар ин љисми ќарор дар натиљаи фурў бурдани фотонњо бояд ба њаракат дарояд; 249 ва медарояд (!). Таѓйироти импулси љисм мувофиќи ќонуни дуюми Нйутон нишони он хоњад буд, ки ба љисм ќувва таъсир овардааст. Таљрибањои Лебедевро чун исботи таљрибавии он метавон донист, ки фотонњо импулс доранд. Бо вуљуде ки фишори рўшної дар шароити муќаррарї хеле кам аст, таъсири он ба назар намоён низ буда метавонад. Анда­ руни ситорањо, ки дар онњо њарорат ба дањњо миллион келвин мерасад, фишори тобиши электромагнитї бояд баѓоят бузург бошад. Ќувваи фишори рўшної дар баробари ќуввањои љозиба дар падидањои дохилиситорагї њиссаи зиёд дошта метавонад. * * * Фишори рўшної аз нигоњи электродинамикаи Максвел ба саба­би ба электронњои муњит (ки бо таъсири майдони электрикии мављи электро­магнитї ларзиш мехўранд) таъсир овардани ќувваи лоренсї ба вуљуд меояд. Аз нигоњи назарияи квантї фишори рўшної он гуна сабаби пайдоиш дорад, ки фотонњо њангоми дар љисм фурў рафтан им­пулси худро ба он љисм медињанд. ? 1. (Иловаи тарљумон). Фотон массаи оромиш надорад. Импулси ин гуна зарраи бемасса (яъне зарраи бељирм)-ро чї тавр ифода кардан мумкин аст? 2. Фишори рўшної дар кадом маврид зиёдтар аст – дар сурати ба сатњи ойинавї задани рўшної ё њангоми ба сатњи сиёњ задани он? §70. Асари кимиёии рўшної. Суратгирї (аккосї) Молекулањои алоњида энергияи рўшноиро квант-квант (зарразарра) фурў мебаранд. Энергияи њар як квант hν аст. Ин энергия дар мавриди истифода шудани рўшноии намоён ва тобиши ултра­ бунафш барои таљзияи бисёр молекулањо кофист. Асари кимиёии рўшної дар њамин зоњир мегардад. Њар гуна табдилоти молекулї рўйдоди кимиёї аст. Аксаран дар падидањои бо таъсири рўшної таљзия шудани молекулањо як силсила табдилоти кимиёї рўй медињад. Паридани ранги либос аз асари шуоъњои Офтоб ва офтоб хўрдани пўст мисол­њои таъсироти кимиёии рўшноианд. 250 Муњимтарин вокунишњои кимиёї дар асари рўшної дар баргњои сабзи дарахтњову гиёњњо, дар баргњои дарахтњои сўзан­ барг ва бисёр микроорганизмњо рўй медињанд. Дар «вуљуди» барги сабз аз асари тобиши Офтоб падидањое воќеї мешаванд, ки барои тамоми њаёти рўйи Замин басе муњиманд. Онњо моро ѓизо медињанд ва мањз њаминњоанд, ки барои нафас гирифтани мо оксиген (туршизо) ба вуљуд меоваранд. Барги дарахтони сабз гази карбонати њаворо фурў бурда, молекулањои онро ба ќисмњои таркибї – оксиген ва карбон људо мекунанд. Ин, чунонки гиёњшиноси рус К.А.Тимирязев исбот карда буд, дар молекулањои хлорофилл бо таъсири нури сурхи тайф (спектр)-и хуршедї рўй медињад. Рустанињо ба воситаи решањои худ атомњои унсурњои дигарро аз хок гириф­та, ба занљири карбонї пайваста, сафеда, чарбу ва карбоњидрат њосил мекунанд. Њамаи ин аз њисоби энергияи тобиши Офтоб рўй медињад. Зимнан, ин љо на танњо худи энергия, балки хусусан шакли он муњим аст. Ин рўйдод, ки фотосинтез ном гирифтааст, танњо бо таъсири рўшноии таркиби тайфї (таркиби спектрї)-аш муайян воќеї мешавад. Механизми фотосинтез њанўз на ба пуррагї рўшан аст. Кашфи ин асрор барои инсоният шояд оѓози давраи наве гардад. Он гоњ сафедањову моддањои мураккаби органикии дигар­ро дар фабрикњои рўкушод (дар зери гунбади нилгун) тайёр кардан имконпазир мебуд. Асари кимиёии рўшної асоси амали суратгирї мебошад. Суратгирї (аккосї). Ќабати њассоси фотолавња аз булўрак­њои хурд-хурди бромиди нуќра AgBr иборат аст, ки онњо ба таркиби желатин1 дохиланд. Дар натиљаи ба булўракњо за­дани квантњои рўшної электронњои ионњои алоњидаи бром канда мешаванд. Ин электронњоро ионњои нуќра мерабоянд ва дар булўракњо ќадре атомњои хунсои нуќра ба вуљуд меояд. Аммо умуман миќдори нуќраи филизии дар ин љараён њосилшаванда кам аст. Дар њаќиќат, метавон дид, ки фотолавња (ё фотонавор) аз аса­ ри рўшної бо мурури замон ќадре тира мешавад – ин ба пайдои­ ши нуќраи филизї алоќаманд мебошад. Аз ин рў, тасвири дар фотолавња бо таъсири рўшної њосилшударо тасвири нињон (ё тасвири нињонї) меноманд. 1. Аз калимаи фаронсавии gelatine – омехтаи сафедамонанде, ки мањлули ба њам љўшонидаи устухонњову рагу пайи њайвонот мебошад. (С.Ќ.). 251 а б Рас.164. Барои зоњир гардондани тасвири нињон фотолавњаро ав­вал ба мањлули њидрохинон, метол ё моддањои дигаре меѓў­тонанд, ки аз асари онњо дар тамоми њаљми булўракњои рўш­нохўрда нуќраи филизї људо мешавад. Он гоњ дар лавњача тасвири негативии обйект њосил мешавад – дар ин гуна тас­вир љойи ќитъањои сафеду сиёњ ивазшуда меояд (рас.164,а). Амали оянда – собитгардонї – иборат аз ин аст, ки лав­њаро бо мањлули њипосулфит (аз калимаи юн. hypo – зер, тањт) мешў­ янд, то ки булўракњои боќимондаи бромиди нуќра аз лавња бирезанд – он гоњ фотолавња ба асари рўшної ноњассос ме­шавад. Баъд негативро дар об шуста хушк мекунанд. Пас аз ин негативи хушкидаро дар рўйи фотокоѓаз (коѓази одие, ки рўяш ќабати рўшноњискунанда давонда шудааст) гузошта, онро бо нури чароѓи нисбатан пуртавон рўшан месозанд ва баъди њамон гуна пардахти кимиёї тасвири позитивї (позитив) њо­сил мекунанд (рас. 164, б). Дар позитив рангњои сиёњу сафеди обйект акнун бетабдил (дар шакли табиї) падид меоянд. Тасвири фотографї наќши воќеии ашёву рўйдодњои гу­заронро муддати дурудароз бетаѓйир (собит) нигоњ медорад. Ин навъ суратњо дар пажўњишњои илмї низ ањамияти муњим доранд. Чунончи, барќ ворї рўйдодњои онї (баѓоят зуд­гу­зар)-ро дар фотолавња сабт карда, баъд онро бафурља омўхтан мумкин аст. Обйектњоеро њам, ки тобиши суст доранд ва барои чашм њиснопазиранд, дар фотолавња сабт гардондан душвор нест. Барои ин муддати вобуд (экспозитсия)-и дастгоњи суратгириро ба 252 ќадри кофї зиёд гирифтан мебояд. Њамин аст, ки Гала­ахтарњо (Галактикањо) ворї љирмњои осмонии дур аз рўйи фотосуратњо тањќиќ карда мешаванд. Техникаи муосир имкон медињад, ки ин навъ суратњо на танњо дар рўшноии намоён, балки дар партави инфрасурх низ гирифта шавад. Амали суратгирї (аккосї, фотография) дар кино барои сабти овоз низ истифода мешавад. Машќи 8 1. Рафтори таќрибии нигора (график)-и ба басомади мављи рўшної вобаста будани энергияи кинетикии фотоэлектронњоро тасвир созед ва бигўед, ки аз рўйи ин гуна нигора собити Планкро чї тавр муайян кардан мумкин аст? 2. Ќобилияти шуоъшикании мутлаќи муњитеро ёбед, ки дар он рўшноии энергияи фотонњош 4,4·10–19 Љ дарозии мављи 3·10–7 м дорад. 3. Энергияи фотонеро ёбед, ки дарозии мављи 5,0·10–7 м дорад. 4. Дарозии мављи рўшної (λ)-еро ёбед, ки дар сурати ба сатњи филиз (металл)-и кори баровардаш А=7,6·10–19 Љ задани он фотоэлектронњо бо энергияи кинетикии Wk=4,5·10–20 Љ хориљ мегарданд. 5. Кори бароварди электрон аз сатњи филиз А=3,3·10–19 Љ аст. Сарњадди сурхи фотопадида (фотоэффект) νmin-ро ёбед. 6. Нури дарозии мављаш λ=3,0·10–7 м ба моддае мезанад, ки барои он сарњадди сурхи фотопадида λmin=4,3·1014 Њз (њертз) аст. Фотоэлектронњо дар ин маврид чї гуна энергияи кинетикї мегиранд? 7. Дарозии мављи рўшної λ=0,5·10–7 м аст. Фотонњо дар ин маврид чї ќадар импулс доранд? Муњимтарин хулосањои боби њаштум 1. Дар ибтидои а.XX назарияи квантї, яъне назарияи њаракат ва таъсироти мутаќобили заррањои бунёдиву заррањои аз онњо таркибёфта ба майдони вуљуд омад. 2. М.Планк барои шарњ додани ќонуниятњои тобиши њароратї ин гуна аќида изњор кард: атомњо энергияи зиёдатии худро на бефосила, балки бо њиссањои алоњида, яъне квант-квант хориљ 253 cm 12 N 0 N 0 N 0 N N 1 б c c vm eUб 1 N 0 N10 1 00 n 1 c 2 c vccc v ccc vб eU б 2 c 22 2 1c 2 c 2 2 2 2 N0 4nN0 2n2 2 4 2N2 22N c c c 2 c c m c 2 2 2 1 21 2 m 2 hv t c c c eUm m2 Am 12 c c б c eU T c c hv A hv A б t 1 2 t N N 2 . N N20 n N N c υ F c 0 2 c 2 ccm 2 T T 0 2 n N N 2 . 1 2 N N 0 22 Е. 0бо басомади υ υ t c ва энергияи A (квантњо) он њиссањо 238 m 2 F F m 2 2 c m 1мегардонанд v U m min c hv A A t 238 A t тобиш ν чунин алоќаманд аст: t 238 h T U U t92 hv Avmin v 2 . min 92 p N0 2 N . 92 N 2 T . 2=hhν, h ЕN nnυ F υp F τ 1,4T 0 -34 h p F m = 6,626·10 Љ·с собити Планк аст. ки ин љо h A t t τ 1,4T τ 1,4T 14 F A 238 t F vmin электромагнитї 238 2низ π ба таври њисса-њисса (квант5 vmin h h92 U t t 3. Энергияи 7N h 92 U 14 14 p фурў mυ бурда мешавад. квант) 2π рўйдоди 2π hИнро падидаи фотоэлектрикї N N 7 7 τ 1,4T F ppm(яъне pυ mυпадидаи hбо таъсири рўшної 14 4 17 1 hv канда τ 1,4T F шудани элект­ ронњои υ 7N 2 He 8 O 1 H m hhv hv 2 t 14 417 17 1 14 4 1 mАдади 1 H 1 H υ c 2 He модда) тасдиќ 2мекунад. кандашуда шидда7N 8O 147электронњои 2 He 8 O ба N 147 N υ m0 π 2 2πm 2 рўшної mυ p mти 7N c c мутаносиб асту энергияи кинетикии фотоэлектронњо m hv h 9 4 υm m He126C 01n p14 mc 4 дорад. 17 Ба 1 гуфти 4 Be 2 Эйнштейн 2 hv рўшної m 0 ба0 басомади бастагї m танњо hv h 9H 412 N He O hv h 9 4 112 14 4 17 hv 7 8Be 1 He 2m Be He C 01n 2аз 11H λ2 He υ p рўшної mc 2 hνcбарои 2 2 энергияи 24кори 6C 0 6n филиз 74N 8O mp mc 1 2 фурўрафтаи њиссаи сатњи c 2 c 1 21 2 c 2 λc λ c Eб m0 кандани электрон А ва ба 12он электрон бахшидани m0 c m9барои c hv h 4 1 E ME d 2m2 (металл) 2hv 2 2 б Be He C n h 9 4 12 c12 p mc pmmcm 42 2 ) , 6M 0 Mб 2 Be kd 4 2 He2 6 C2 0 n 22 энергияи кинетикии сарф мешавад, яъне 2 1 1 c λ 2 c 7 c1 ) , c 2 1 2 c 2 4 4 2 c λ m 2 2 3 Li 1 H 2 He 2 He 1 21 c2 2 E 2 7 1 4 4 4 E m hv 2 Am c d 2 c 11H He 224He 2 He 22б 37Li б12H 3 Li m 2 mM M 2 2 ) . 2 27 c 2 k hv A 2 hv A 2 d 2 2 01n 241Na 24He c 13 Al 2 2 1 0,999 999 99944. ) . 2 2 27 1 4 2 27 1 24 7 1 4 Al 4 n 1 2 1 Al 424124Na 4 01 nNa He 2 He 2 c20,999 c22 Li H 7He 1213 13 0He 999 99944. 1c 2 0,999 999 99944. A 3 1 2 m 2 Li H He He 72 1 2 4 4 1 m vminA 3 бошад, vA c2 басомади падидаи фото­ hv A рўшної c Агар kd 3 Li 1 H 2 He 2 He hv A 2 7 1 4 4 h 7 1 4 4 2 27 1 24 4 v vmin m0 дода наметавонад. v vmin 2 2H Li He He He 2 Na1 H 132Li электрикї 999 13hAl 0hn 2731 Al p m рўй 2 0,999 99944. nHe 235124 Na 2224He 2 13 0 1 m 2 1 0,999 999 99944. 0 U c d1 ) афканиш зар­ дар љараёни E hv ва ωфурўбурд 92хосиятњои p2hkcd2p. 0 4. Рўшної A 2 7 1 4235U 4235U 1 2 A v v 21h)k d .2hk d . рагї(хосиятњои 2 корпускулї) рўшної кван­ Li1мекунад. Hω 27Li He 4 92 hvE hv min 92 Зарраи vhEvmin зоњир 3ω 2 He 11H 4 He 1 21 2 ё cхуд фотон 3 2 He h 238 2 фотон 239 0 h ти ном гирифтааст. Энергияи ин тавр d m0 m0рўшної c c h235 U Np e v. 92 93 1 p2 ифода 238 239 0 h 239 0 2p карда 2π 238U мешавад: U 235 E hv ω U Np e v. 92 Np e v . D U hk 1d . p p F 1 93 1 E 2hv = 2ω πkv = ћω92 92 92 93 πE 2 1 t 239 239 0 c F 2 F h 0 93 Np 94 Pu 1 e v ph 239 t t cИн љо h =1,05·10hh-34238 239 239 0 238 239 239 239 0 U Np e v . «миёнбаста»-и Планк Np 92 1 v1 e. асту v λ 939392Np Pu94Pu p pЉ·с U m0 собити 93 2π 94 Np 1 e v 93 2πλ m0 mp0 ω F λ 239 F - басомади доиравї. 2 239 239 q α q 0 239 94 Pu hm t 2 0c 239Pu 239 239 Pu Np v 0e v Fmax q94 h 2 2 E mc p 93 1e 2Pu q NpR94 q q 94Pu m0cλ m α (λ α93 2 0 c импулси 2p 94 1 дорад дарозии мављ аст). 2 Фотон 4 F 0 F E mc E0 mc m maxλ max 2 2 2 1 2 4 R 4239 0 0R c 2 густариш 5. Рўшної ёфтан хосиятњои 2 1 2 21 њангоми Ek Enмављї низ зоњир 94 PuEk En239 Pu 2 qα q λ2 D m0c 2 qvα q ва дифраксияи 94 m0c(падидањои Fmax c c мекунад интерференс mc kn . 2 E EEk E Eknh EEn k hEn h рўшної ба ин Fmax kλD E mc 2 k n 2 4 R v 0v E2 4kn R далеланд). .d 1 kn h m1E 2 h 0 hh hh d 2 E 6. Рўшної хосияти дугунагї (дуализм) дорад. Баъдњо рўшан c c 2 m m2 2 c Ek En Ek En E E E E v гашт, ки хосияти дугунагии рафтори заррањои микроскопї на c k n k n c kn 5 2 2 3 4 1 kn 6 10 cм танњо h v hбалки hњамазаррањои бунёдиро E m c H H He 0 0 заррањои рўшної, хос бу E h h h 5 1 1 2 0n Ec2 m c 2 34 41 1 2 32 м0 cм E E m H H 0 He20 He n 0n 0 1 H 11H 1412 c 2 m0 дааст. C c 2 7. Падидаи m0 6 14 дар техника љойи 14 m m , фотоэлектрикї (фотоэффект) mт02и­фода 2 3 46 C 16 C 2 0 бисёр m0 c 2 Em m 2 ис­ дорад. Ба воситаи асбоби махсус – фотоолат H H He 2 3 1 m0 c , , 1 1 0 2 H H 0 n 4 HeE 4 0 1 1 1 2 0n 2 2 D 2 2 r . 2 254 E m E 4 0 0414 0 me2 1 21 2 c r0 2 6 C . 14DC D m0 r . 0 2 m c 6 0c m m me me m, , m0 2 2 2 2 E hv E E e n p m0 r 2 4 0 . 4 0 2Dkn k E 1 2 2 m 2 0 En D hvEkn2k .EEnk m e e 3 c p 1p0c 2 0 kn me2 rhv 2 1 2 me M M 4 43 m 3 2 (фото­элемент) – энергияи рўшноиро бо ёрии энергияи љараёни электрикї идора кардан (ё ба энергияи љараёни электрикї табдил додан) имконпазир аст. Фотоолатњо дар автоматњои гуногуни «бинанда» низ истифода мешаванд. Кори батарењои офтобї низ бар истифодаи њамин падида асос ёфтааст. 8. Аз назарияи Максвелл хулосае бармеояд, ки рўшної ба садд (монеа)-и сари роњи худ фишор меорад. Ин фишор баѓоят кам аст. Онро бори аввал П.Н.Лебедев чен кардааст. 9. Дар ин ё он модда фурў рафтани рўшної боиси афзудани фаъолияти кимиёии он модда мегардад. Дар барги дарахтони сабз ва дар бисёр микроорганизмњо муњимтарин вокунишњои кимиёї бо таъсири рўшної љараён мегиранд. Баргњо гази кар­бонати атмосфераро фурў бурда, онро ба љузъњои таркибї – кар­бону оксиген таљзия мекунанд. Моњияти падидаи фото­синтез дар њамин аст. 255 Не + Боби 9 ФИЗИКАИ АТОМ Дарки он ки атом сохти мураккаб дорад, муњимтарин марњалаи шаклгирии физикаи муосир гардид ва дар тамоми даврањои инки­ шофи минбаъдаи он наќши равшан дошт. Дар љараёни офа­риниши назарияи миќдории сохти атом, ки шарњи тайфњо (спектрњо)-и атомиро имконпазир гардонд, ќонунњои нави ња­ра­кати микрозаррањо – ќонунњои механикаи квантї кашф шу­данд. §71. Сохти атом. Таљрибањои Резерфорд Олими машњури инглис Э.Резерфорд ба тањќиќи масъалаи аз моддањо пареш хўрдани алфа-заррањо пардохта, с.1911 њастаи атомро кашф кард; ў дарёфт, ки 1) андозањои њастаи атом назар ба андозањои худи атом дањњо њазор бор хурд аст ва 2) ќариб њамаи массаи атому тамоми барќаи мусбати он (яъне бори электрикии њастаи атом) дар њамин њаста љамъ омадаанд. Модели Томсон. Тасаввуроти дуруст дар бораи сохти атом на якбора ба даст омад. Нахустин модели атомро олими инглис кошифи электрон Љ.Љ.Томсон пешнињод кардааст. Ба аќидаи Томсон барќаи мусбати атом тамоми њаљми онро фаро ги­­­­рифта, дар ин њаљм бо зичии якхела таќсим шудааст. Со­да­­тарин атом атоми њидроген аст; ин атом кураи мус­­­­бат­барќаест, ки радиусаш ќариб 10-8 см аст ва як электрон до­рад; атомњои мураккабтар дар даруни кураи мусбатбарќаи худ чанд электрон доранд, яъне умуман атом нони мавиздореро ме­­­монад, ки дар он ба љойи донањои мавиз электронњо воќеанд. Ња­мин гуна шакл дошт модели томсонии атом. Вале модели атоми Томсон бо таљрибањои онваќтаи тањќиќи таќсимоти барќаи мусбат дар њаљми атом мухолифат дошт. Ин таљрибањо, ки онњоро бори аввал Резерфорд анљом дод, дар дарки сохти атом наќши баѓоят бузург доштанд. Таљрибањои Резерфорд. Массаи электрон (љирми электрон) назар ба массаи атом чанд њазор бор кам аст. Азбаски атом љамъан хунсо (яъне сифрїбарќа) мебошад, пас, ќисми асосии массаи онро массаи ќисми мусбатбарќаи он ташкил медињад. 256 Барои тањќиќи таљри­ бавии таќсимоти барќаи мус­бат ва бар њамин асос, таќ­с имоти масса (яъне љирм) дар њаљми атом Ре­ Рас.165. зер­форд с.1906 тарњи таљ­ ри­бае­ро пеш нињод, ки мувофиќи он атом бояд ба воситаи алфазар­ра­њо гу­мона (зонд) зада шавад. Ин гуна заррањо дар натиљаи ко­њи­ши радио­активии њастањои радий ва баъзе унсурњои дигар ба ву­људ меоянд. Массаи α-зарра назар ба массаи электрон ќариб 8000 бор зиёд аст; барќаи α-зарра ба ќимати дучандаи барќаи элект­ рон баробар ме­бо­шад, вале аломати муќобил (аломати мусбат) дорад. Алфа-зар­рањо атомњои комилан ионшудаи њелий (гелий) ме­бошанд. Ба иборати дигар, α-заррањо атомњои парткардаи њелий њас­танд. Суръати онњо баѓоят зиёд – таќрибан понздањяки суръати нур (рўшної) аст. Резерфорд атомњои унсурњои вазнинро бо њамин алфањо зарраборон кард. Электронњо ба сабаби сабук будани худ самти њаракати α-зарраро таѓйир дода наметавонанд, мисли он ки сангчаи чандгиромї дар сурати бо мошини боркаш бархўрдан суръати онро ба дараљаи намоён таѓйир намедињад. Алфа-заррањоро танњо ќисми мусбатбарќаи атом пароканда (яъне самти парвози онњоро таѓйир дода) метавонад. Њамин тариќ, аз рўйи манзараи пароканиши α-заррањо манзараи таќсимоти барќаи мусбат ва массаро андаруни атом дарк кардан мумкин аст. Тарњи таљрибањои Резерфорд дар рас.165 тасвир ёфтааст. Манбаи радиоактив (ма­са­лан, каме радий) анда­ру­ни си­ линдри сурбии 1 гу­зош­та шудааст. Силиндр ба­рои берун омадани α-заррањо сўрохе дорад. Дастаи α-заррањо аз ин сўрох баромада, ба вараќаи тунуки (2)-и иборат аз моддаи тањ­ќиќшаванда (тилло, нуќра, мис ва ѓ.) мезанад. Ин заррањо баъ­ди пароканиш ба пардае (3) мезананд, ки нимшаффоф аст ва дар рўяш сулфиди руњ да­вонда шудааст. Дар на­ти­љаи ба парда задани њар як зарра њамон нуќтаи экран шуълавар мешавад (ё чунонки мегўянд, милт-милт мекунад). Шуълањои дар ин мавридњо рўйдињандаро бо микроскопи 4 мушоњида кардан мумкин буд. Њама љузъиёти таљриба (ѓайри микроскоп) дар зарфе љой дода шуда буд, ки њавояш њатталимкон тунук карда мешуд. 257 min 92 h p τ 1,4T F h t 14 2π 7N p mυ Агар њавои даруни асбобhv тунук бошад, дар набудани 14 4 17 вараќаи 1 υ 7 N 2 He 8 O 1 H m аз асари тањќиќшаванда дар экран α-заррањо доирачаи рў­шане 2 c пайдоmмешавад, ки мисли дастаи α-заррањо борик аст. Вале агар 0 m hv hдар натиљаи 9 4 1 дар роњи пареш 126C хўрдан p бошад, mc онњо 4 Be 2 He 0n 2α- заррањо вараќа 1 2 парда (экран) доирачаиc васеътар λ дар моддаи ба вуљуд меоваранд. c Eб ки маврид­ 2 Резерфорд дастгоњи таљрибаро такмил дода, кўшид, m M њои2 ба кунљњои калон пареш хўрдани α-заррањоро ош­ c 2кор созад. Ва )2 , 2 1 ногањон ў дарёфт, ки баъзе α-заррањо (таќри­ 2 7 бан1 яке аз 4 ду њазор) 2 c Li H 24He 3 1 2 m ба кунљњои бештар аз 90° майл мехўранд. Ин падидаHeтамоман hv A ѓайричашмдошт буд. Баъдњо Резерфорд иќрор кард, ки шогир)2 . 2 27 1 2 n 241Naхўрдани 24He 13 Al 0пареш 1донашро 2 0,999 999 99944.падидаи ба кунљњои калон ба санљиши c A натиљаи α-заррањо рањнамунї карда, худ ба мусбат гирифтани 7 4 4 v vmin 11H 3 Li 2 He 2 He онњо бовар надошт. «Ин ќариб ба дараљае дур аз эњтимол аст, h m0 p–гуфтааст ў, – ки гўё тири 15-дюймии сўйи 235 вараќи коѓази тунук ) 2hk d . паррондаи 2 шумо аз он коѓаз E инъикос hv ω гашта, боз 92 Uсўйи шумо биёяд». 1 2 Дарcњаќиќат, дар сурати дар тамоми њаљми атом пањн будани h 238 барќаи аз модели92Томсон бармеомад, U 239 Np 10e vин. мусбати атом, чунонки 93 гуна p 2π Fнатиљаро чашм доштан берун аз имкон менамуд: дар ин сурат t майдони электрикии барќаи мусбати он ќадр0 пурзўр 239 атом239 h Np Pu 1 e v p 93 94 мебуд, ки α-зарраро аќиб гардонда тавонад. Ќувваи зиёдтарини mна­ λ 0 телахўрди α-зарра аз рўйи ќонуни Кулон ин тавр ёфта мешавад: 239 qα q 94 Pu m0c 2 2 Fmax E mc (9.1) 2 , 4 0 R 2 1 D . d 5 cм ки ин љо qα барќаи α-зарра асту q барќаи мусбати атом, R – раc2 Ek En Ek En диуси атом ва ε0 – собити электрикї. Шиддати майдони элекv kn h h h дар сатњи он ќимати трикии кураи муназзамона барќамандшуда E зиёдтарин m 2 дорад ва ба андозаи сўйи маркази кура рафтан то ба c сифр кам мешавад. 2 2 3 4 1 E0 m Аз ќисми 0 cин рў њар ќадаре, ки масофаи байни α-зарраву 1 H 1 H 2 He марка0n зии атом кўтоњтар бошад, зарра њамон ќадр сахттар тела мехўрад. 14 C m 6 0 m Муайян , кардани андозаи њастаи атом. Резерфорд пай бурд, 2 ки танњо хурдандозаи фазо љамъ 2 дар мавриди дар соњаи E 4 0 баѓоят 1 ќариб D r0 (љирм) . 2 будани њамаи масса ва тамоми барќаи мусбати атом c m me2 α-зарра аз он инъикос шуда метавонад. Бар њамин асос Резерфорд m 2 hvknњастаи Ek атом En љисми pба ѓояи0 њастаи атом омад: eхур­дандозаест, ки 2 дар он тамоми барќаи мусбати атом ва ќариб 3 њамаи массаи он 2 M M 4 4 љамъ1омадааст. 1 X Y He c Z p F t 258 2 1 1 H m0c 2 4 2 He Z 2 2 e. 3 1 2 mv evB 2 n p e v Резерфорд Эрнест (1871-1937) - физикдони бузурги инглис, зодаи Зеландияи Нав. Кашфиёти таљрибавии Резерфорд заминаи таълимоти имрўзаи сохти атом ва падидаи радиоактивият гаштанд. Ў нахустин касе буд, ки таркиби тобиши унсурњои радиоактивиро тањќиќ кард. Резерфорд атомро ба воситаи алфа-заррањо «рентген» карда, ошкор сохт, ки атом њаста (ядро) дорад. Резерфорд инчунин аввалин муњаќќиќе буд, ки табдили сунъии њастањои атомиро воќеї гардонд. Њама таљрибањои ў таљрибањои бунёнї (фундаменталї) ва баѓоят сода буданд. Дар тавсифи Резерфорд бас аст бигўем, ки ў узви њама академияњои олам буд. Дар рас.166 масир (траектория)-и парвози α-заррањое тасвир ёфтааст, ки аз њаста дар масофањои гуногун мегузаранд. Резерфорд адади α-заррањои тањти кунљњои гуногун пареш­ хўрдаро ба њисоб оварда, андозаи њастаро бањодод кард. Маълум шуд, ки ќутри њаста 10–12–10–13 см будааст (ќутри њастањои гуногун њар хел аст). Ин назар ба андозаи худи атом (яъне назар ба ќутри атом, ки 10–8 см аст) 104–105 бор хурд аст. Баъдњо муайян кардани барќаи њаста низ муяссар гардид. Агар барќаи электронро шартан чун воњид ќабул кунем, барќаи њаста айнан ба раќами атомии унсури кимиёї дар љадвали Д.И. Менделеев баробар хоњад буд. Модели cайёравии атом. Аз таљрибањои Резерфорд бевосита мо­дели сайёравии атом бармеояд. Дар маркази атом њастаи он љой гирифтааст, ки ќариб тамоми массаи атомро дарбар ме­гирад. Атом љамъан хунсо (яъне сифрибарќа) мебошад. Пас, адади электронњои атом низ мисли барќаи њаста ба раќами атомии унсур (дар системаи даврии унсурњо) баробар аст. Равшан аст, ки электрон андаруни атом ќарор буда наметавонад, вагарна ба рўйи њаста меафтад. Электронњо гирди њаста дар гардишанд – мисли он ки сайёрањо гирди Офтоб гардонанд. Ин гуна рафтори электронњо бо асари ќуввањои кулонии таъсири мутаќобили њаставу электронњои атрофи он таъйин мешавад. Дар атоми њидроген дар гирди њаста танњо як электрон гардиш мехўрад. Њастаи ин атом барќаи мусбате дорад, ки он модулан ба­робари барќаи электрон аст. Мас­саи њастаи атоми њидроген ба 1836,1-чанди массаи электрон баробар мебошад. Ин њаста про­ тон ном гирифтааст ва то њамин Рас.166. Рас.167. 259 ќарибињо чун зарраи бунёдї (чун зарраи элементарї) пиндошта мешуд. Андозаи атом гуфта радиуси мадори њаракати электрони онро фањмидан мебояд (рас.167). Модели сайёравии атом бо њама содагиву аёнияти худ бунёди ќавии таљрибавї дорад. Вай дар шарњи таљрибањои тањќиќи пароканиши алфа-заррањо њатман зарур менамояд. Лекин ин модел дар шарњи худи мављудияти атом, дар шарњи пойдории атом тамоман ољиз монд. Дарвоќеъ, электрон дар гирди њаста бо шитоб њаракат мекунад ва ин шитоб басе бузург аст. Аз нигоњи ќонунњои электродинамикаи Максвелл барќаи бо шитоб њаракаткунанда бояд мављњои электромагнитие афканад, ки басомади онњо ба басомади гирди њаста гардидани барќа баробар аст. Ин афканиш боиси кам шудани энергия мегардад. Ва модом ки энергияи электрон кам шавад, вай бояд ба њаста торафт наздик ояд, мисли он ки радифи маснўъ њангоми тормоз хўрдан (дар ќабатњои болоии атмосфера) ба Замин наздик меояд. Чунонки њисобукитоби даќиќ дар заминаи механикаи Нйутон ва электродинамикаи Максвелл нишон медињад, электрон дар муддати баѓоят кўтоњ (таќрибан ~10-8 с) бояд ба сатњи њаста биафтад, яъне гўё атом набояд системаи физикии пойдор бошад. Аммо њаќиќат на чунин аст. Атомњо пойдоранд ва дар њолати ноангехта муддати номањдуд вуљуд дошта метавонанд, бе он ки мављи электромагнитї афкананд. Хулосаи зиддитаљрибавии зикршуда дар бораи он ки атом дар натиљаи нурафканї (энергияафканї) ногузир вайрон мешавад, оќибати он аст, ки ќонунњои физикаи классикї бе њељ асос дар шарњи рўйдодњои дохилиатомї корбаст шудаанд. Аз ин љо бармеояд, ки ќонунњои физикаи классикї барои маънидод кардани рўйдодњои атомї ќобили истифода нестанд. * * * Резерфорд модели сайёравии атомро бунёд кард, моделе бунёд кард, ки дар он электронњо дар гирди њаста гардиш мехўранд, мисли он ки сайёрањо дар гирди Офтоб гардонанд. Ин модел бисёр сода аст ва заминаи таљрибавї дорад, вале пойдории атомњоро маънидод карда наметавонад. 260 Рас. I. Тарњи таљзияи нури сафед ба воситаи маншур (призма). Рангњои гуногунро мављњои гуногундарозї рост меояд. Рас. II. Таљзияи нури сафед ва яккард (синтез)-и он ба воситаи ду маншур (призма). 261 262 1 Рас. III. Њалќањои Нйутон дар партави инъикосшудаи сафед (1), сабз (2) ва сурх (3). 3 2 263 Рас. IV. Тайфњо (спектрњо)-е, ки ба воситаи панљараи дифраксионї њосил карда шудаанд: 1 - нури сафед; 2 - нури сурхи якбасомад; 3 - нури бунафши якбасомад. Рас. V. Тайфњо (спектрњо)-и афканиш: 1 - бефосила; 2 - натрий; 3 - њидроген; 4 - њелий (гелий). Тайфњои фурўбурд: 5 - партави Офтоб; 6 - натрий; 7 - њидроген; 8 - њелий. 264 Сабаб чист, ки заррањои манфибарќаи таркиби атом ба парока? 1. ниши алфа-заррањо таъсири намоён расонда наметавонанд? 2. Дар чї асос гуфтан мумкин аст, ки агар барќаи мусбати атом дар тамоми њаљми он пањншуда мебуд, алфа-заррањо ба кунљњои калон пареш хўрда наметавонистанд? 3. Чарост, ки модели сайёравии атом бо ќонунњои физикаи классикї мутобиќат надорад? §72. Постулатњои квантии Бор. Модели бории атом Њалли муаммои дар §72 зикршударо с.1913 олими бузурги дан­ маркї (даниягї) Н. Бор дар натиљаи инкишоф додани та­саввуроти квантии рољеъ ба рўйдодњои табиї ёфт. Эйнштейн ин кўшиши Борро «чун як хушоњангии олии тафак­ кур» мешумурд ва ин ўро њамеша мафтун медошт. Бор дар заминаи далелњои таљрибавии пароканда тавонист, ки моњияти масъаларо дарёбад. Постулатњои Бор. Вале Бор назарияи мукаммал офарида натавонист. Ў моњияти асосии назарияи навро дар шакли ду пос­тулат баён кард. Зимнан, Бор дар постулатњои худ ќонунњои физикаи классикиро бечунучаро рад накардааст. Постулатњои нав танњо баъзе мањдудиятњои физикиро аз миён мебардоштанд. Бо вуљуди ин, назарияи Бор ба комёбињои њайратангез ноил омад. Ањли илм яќин кард, ки Бор роњи дурусти пеш бурдани назарияро ёфтааст. Ин роњ баъдњо заминаи пайдоиши назарияи мавзуни њаракати микрозаррањо – заминаи пайдоиши механикаи квантї гардид. Постулати якуми Бор ин аст: манзумаи атомї (системаи атомї) танњо дар њолатњои махсуси муќимие (њолатњои стат­си­ онарї) ё њолатњои махсуси квантие вуљуд дошта метавонад, ки њар яки онњоро энергияи муайяни Еn рост меояд. Атом дар њолатњои муќимї нур намеафканад. Ин постулат бо механикаи классикї мухолифати ошкоро дорад, зеро аз нигоњи механикаи классикї электрон энергияи дилхоњ дошта метавонад. Ин постулат ба электродинамикаи Максвелл низ мухолиф аст, зеро мегўяд, ки электрони бо шитоб њаракаткунанда метавонад мављи электромагнитї наафканад. 265 m 1 p mc 2 1 2 c hv h c λ 9 4 Be 24He126C 01n E m 2 M 2б c 2Бор Нилс (1885-1962) - физикдони бузурги 7 1 4 данмаркї 24 He (даниягї), ки назарияи атомро 3 Li 1 Hквантии 2 He бунёд mнахустин 2 hv ваAбаъд дар тањияи бунёди механикаи квантї басе кард 2 варзид. 27Бор њамчунин фаъолона ширкат дар офариниши Al 1n 24Na 4He 2 c2 2 13 0 1 2 1 2 0,999 999 99944. назарияи њастаи атом ва вокунишњои њастаї (реаксияњои c њастаї) сањмиAбузург дорад. Ў аз љумла, назарияи пора 7 1 v vmin атомиро бунёд шудани њастањои сохт ва4нишон4дод, ки дар 3 Li 1 H 2 He 2 He h энергияи натиљаи ин падида баѓоят зиёд хориљ мегардад. m0 p Бор дар Копенњаген мактаби байналмилалии физикї 235 U 2hk d . кушод ва барои физикдонњои дунё 2 E hv ω ишкишофи92њамкории 1 2 хидмати шоистаи тањсин кард. Бор яке аз муборизони c фаъолиh зидди истифодаи атомї буд.0 238 силоњи239 U 92 93 Np 1 e v . p 2дуюми π Мувофиќи постулати Бор атом он гоњ нур (энергия) ме­ F t афканад, ки аз њолати муќимии зиёдэнергия (Е ) ба њолати 239 0 муќимии h k 239 Np Pu ev камэнергия (Е ) ояд. Энергияи p 93 94 1 фотони дар ин маврид хориљшаванда n m0 λ м ба фарќи энергияњои њолатњои муќимї баробар аст: 239 (9.2) hvkn= q αEqk–En. 94 Pu m0c 2 2 Fmax E mc 2 Пас, басомади нури афкандашавандаро чунин ифода кардан 4 0 R 2 мебояд:1 2 c v kn Ek En Ek En . h h h (9.3) E m 2 Дар натиљаи фурў бурдани энергия атом аз њолати муќимии c камэнергия ба њолати муќимии зиёдэнергия мегузарад. 2 2 3 4 1 дуюм низ мухолифи электродинамикаи Максвелл E0 m0 cПостулати 1 H 1 H 2 He 0 n мебошад, зеро мувофиќи ин постулат басомади нури хориљшуда 14 наm0аз хусусиятњои њаракати электрон далолат мекунад, балки 6C m , танњо гувоњї медињад. 2 аз таѓйироти энергияи атом 2 E 4 0 1 Бор D постулатњои худро назарияи содатаr0 барои . бунёд сохтани 2 c2 m me рин системаи атомї – атоми њидроген ба кор бурд. Вазифаи асосї ёфтани электромагнитии m0 басомади мављњои 2 афкандаи атомњои hvkn Ek En p њидроген e 2 буд. Ин басомадњоро дар заминаи3постулати дуюм ёфтан 1 аст, осон ба шарте киMќоидаи кардани ќиматњои энергияи M 4муайян 4 2 1 X Y He c Z Z 2 2 њолатњои муќимии атом маълум бошад. Ин ќоидаро низ, ки ќоидаи e. 3 кард. квантониш аст, Бор дар шакли постулат баён p 1 F Модели бории атоми ќонунњои меха1 H њидроген. Бор заминаи 1 2 mv evB t никаи Нйутон ва ќоидаи квантониш (ки њолатњои имконпазири 4 2 2 He 2 муќимиро људо мекунад)-и радиуси мадорњои љоизи электрон ва m0c 2 n p e v радиуси E mc M M ёфта 0 тавонист. Хурдтарин энергияи њолатњои муќимиро 2 Z X Z 1Y 1 e мадор андозаи атомро ифода мекунад. Дар рас. 168, а,б ќиматњои 1 266 E0 m0c 2 c2 0 1 e n sin α sin β энер­гияи њолатњои муќимии атом1 дар тирњои амудї тасвир ёфтаанд2. Постулати дуюми Бор имкон медињад, ки аз рўйи ќиматњои муайяни энергияи њолатњои муќимї басомади тобиши атоми њидроген ёфта шавад. Ќиматњои дар асоси назарияи Бор ёфтшудаи ин басомадњо бо таљриба мутобиќати миќдорї низ доранд. Њама басомадњои тобиши њидрогенї чанд силсилае (гурўњи хатњои спектри тобиш) ба вуљуд ме­о ранд, ки њар яки онњо дар на­тиљаи аз њама њолатњои боло (њо­лат­њои зиёдэнергия) ба яке аз Рас.168. њо­латњои поёнї гузаштани атом пай­до мешавад. Гузаришњое, ки дар сурати аз њолатњои боло ба њолати якуми ангехта (яъне ба савияи дуюми энергї) љањидани система рўй медињанд, силсилаи Балмер (яъне силсилаи хатњои балмерї)-ро ташкил медињанд. Ин гузаришњо дар рас.168,а бо тирчањо ишорат шудаанд. Хатти сурх, хатти сабз ва ду хатти кабуди ќисми намоёни спектр (тайф)-и њидроген (ниг. вараќаи ранга, рас. V, 3 сањ. 264) дар натиљаи гузаришњои зайл ба вуљуд меоянд: E3→E2, E4→E2, E5→E2, E6→E2. Номи ин силсилаи тайфї аз исми омўзгори суисї (швейтса­ риягї) Иоњанн Балмер бармеояд, ки њанўз с.1885 бо роњи таљрибавї барои басомадњои ќисми намоёни тайф (спектр)-и њидроген формулаи содае ёфта буд. Фурўбурди рўшної. Фурўбурди рўшної падидаест нисбат ба падидаи афканиш чаппа. Атом дар натиљаи фурў бурдани рўшної 1. Дар физикаи атом, физикаи њаста ва заррањои бунёдї энергия маъмулан бо эВ (электронволт) ифода карда мешавад. 1 эВ энергияест, ки электрон ба он дар натиљаи «паймудан»-и фарќи потенсиалњои баробари 1 В соњиб мегардад; 1эВ = 1,6·10-19Љ. 2. Шарњи мафњумњои «њолати муќимї» (њолати статсионарї) ва «савияи энер­ гия»-ро аз китоби мо (С. Ќодирї «Луѓати русї-тољикии истилоњоти физика», «Маориф», 1985, с. 333, 378) мутолиа кардан мумкин аст. 267 аз њолати поёнии энергия ба яке аз њолатњо (савияњо)-и боло мегузарад (рас.168,б: ин љо тирчањо гузаришњои атомро аз як њолат ба њолати дигар ифода мекунанд). Дар ин маврид атом тобиши соњиби њамон басомадњоро фурў мебарад, ки онгунањоро худ њангоми аз савияњои боло ба њолатњои поёнї гузаштан меафканад. * * * Бор дар асоси ду постулати эљодкардаи худ ва ќоидаи кван­ тониш радиуси атоми њидроген ва энергияи њолатњои муќимї (њолатњои статcионарї)-и атомро муайян кард. Ин имкон дод, ки ў басомади мављњои электромагнитии афкандашаванда ва фурўравандаро ёбад. 1. Постулатњои Бор ва ќонунњои механикаи классикиву электро- классикї чї мухолифат доранд? ? 2. динамикаи Дар сурати ба савияи поёнтарини энергия гузаштани электрон (дар атоми њидроген) чї гуна тобиш мушоњида мешавад? Ин гузаришњоро дар рељаи гузаришњои квантии дар рас.168 тасвиршуда бо тирчањо сабт кунед. §73. Мушкилоти назарияи Бор. Механикаи квантї Бузургтарин комёбии назарияи Бор дар муоинаи атоми њид­роген ба даст омадааст, зеро дар заминаи назарияи Бор бунёд сохтани назарияи миќдории спектр (тайф)-и њидроген имконпазир гашт. Лекин офариниши њамин гуна назарияи миќдорї барои атоми ояндаи љадвали унсурњо, яъне барои њелий (гелий) дар асоси назарияи Бор номумкин буд. Дар бораи атоми њелий ва атомњои назар ба он мураккабтар назарияи Бор танњо ин ќадар имкон дод, ки хулосањои танњо сифатї (вале бас муњим) гирифта шавад. Ин љойи тааљљуб надорад. Назарияи Бор номукаммал ва зиддиятнок буд. Аз як тараф, чунонки дидем, назарияи Бор барои бунёд сохтани назарияи атоми њидроген ќонунњои муќаррарии механикаи Нйутон ва ќонуни Кулонро истифода ме­карду аз тарафи дигар – постулатњои квантиро, ки онњо бо ме­ханикаи Нйутон ва электродинамикаи Максвелл њељ гуна алоќамандї надоштанд. Дар физика роиљ гардондани тасаввуроти квантї таќозо мекард, 268 ки бунёди механика ва электродинамика нав шавад. Ин бозсозї он гоњ имконпазир гашт, ки дар аввали чањоряки дуюми а.XX назарияњои нави физикї – механикаи квантї ва электродинамикаи квантї ба вуљуд омаданд. Постулатњои Бор комилан дуруст баромаданд. Вале онњо ак­нун на чун постулат, балки чун натиљаи ќоидањои бунлодї (прин­сипњои асосї)-и ин назарияњо пазируфта мешуданд. Вале чунонки равшан гашт, ќоидаи квантониши Бор на њамеша ќобили истифода будааст. Маълум гашт, ки тасаввуроти пешина дар бораи мадорњои электронї (дар атоми Бор) шартианд. Дарвоќеъ, њаракати электрон дар атом ба њаракати сайёрањо дар гирди Офтоб басе кам монандї дорад. Агар сурати атоми њидрогенро дар њолати поён­тарини энергї (бо муддати зиёди сабт) гирифтан имкон ме­дошт, дар он (сурат) абре њувайдо мегашт, ки дар масофаи муайян аз њаста як зичї дораду ќадре дуртар ё наздиктар аз он – зичии дигар. Ба иборати дигар, дар ин маврид абри гуногунзичї мушоњида мешуд. Он гоњ равшан мегашт, ки электрон ќисми зиёди ваќтро дар масофаи муайян аз њаста мегузаронад. Ин масофаро дар таќриби аввал чун радиуси мадори электрон пазируфтан љоиз мебуд. Сурати атом ба сурати маъмулии манзумаи сайёрањо њаргиз монанд намебуд, балки ба доѓи новозење монанд мебуд, ки њангоми ба сурат гирифтани њаракати парвонаи гирди чароѓ бетартибона парвозкунанда њосил мешавад1. * * * Дар замони мо дар заминаи механикаи квантї ба њама гуна суо­ ли содаву мураккаб дар бораи сохти атомњо ва хосиятњои ќабатњои электронии онњо љавоби ќаноатбахш додан имконпазир аст. Вале назарияи миќдории дар ин маврид истифодашаванда басе мурак­ каб аст – бинобар ин мо онро ин љо муоина намекунем. (Тавсифи сифатии ќабатњои электронии атомњоро шумо, хонандаи азиз, аз китоби дарсии кимиё пайдо карда метавонед). 1. Ин љо шабоњати манзарањоро танњо барои муддати муайяни ваќт, муддати ба ќадри кофї зиёди сабти суратњо дар назар доштан мебояд. Њаракати электрон­ро бо парпари парвона ё бо њаракати њар гуна љисми дигари макроскопї монанд кардан носањењ аст. 269 §75. Лазерњо Ба пурсиши ин ки лазер1 чист, олими машњури рус Н. Басов чу­ нин посух дод: «Лазер олатест, ки дар он энергия, масалан энергияи њароратї, кимиёї ё электрикї ба энергияи майдони электромагнитї – ба шуоъи лазерї табдил меёбад. Дар ин гуна табдилот як ќисми энергия ногузир талаф мешавад. Вале дар ин маврид њаминаш муњим аст, ки энергияи лазерии дар натиљаи табдилот њосилшуда сифа­ тан хубтар мебошад. Сифати энергияи лазерї бо дараљаи балан­ ди тарокум (консентратсия) ва имкони ба масофањои зиёд наќл кардани он таъйин мешавад. Шуоъи лазериро дар шакли нуќтае конундод кардан мумкин аст, ки андозањои он таќрибан њамчени дарозии мављи рўшної бошад – дар ин сурат зичии энергияро он ќадр зиёд кардан мумкин аст, ки назар ба зичии энергияи таркишњои атомї бештар бошад. Бо ёрии шуоъњои лазерї аллакай њарорат, фишор ва индуксияи магнитї (илќои магнитї)-и баландтарин ба даст оварда шудааст. Ва филохир, шуоъи лазер пургунљойиштарин њомили ахбор ва дар ин «љода» воситаи аслан нави наќли ахбор ва корбасти он мебошад». Тобиши илќошуда (нурафканиши индусиронида). Соли 1917 Эйнштейн имкони тобиши ба истилоњ маљбурї ё илќошудаи рўшноиро пешгўї кард. Тобиши маљбурї гуфта љараёни пайдоиши мављњоеро мефањманд, ки онњо бо таъсири рўшної аз атомњои ангехта афканда мешаванд. Хусусияти аљиби ин гуна афканиш он аст, ки мављи рўшноии дар ин маврид пайдошаванда аз мављи ба атом за­ нанда на бо басомад фарќ мекунаду на бо фази худ ва на бо ќутбиш (поларизатсия)-и худ. Дар забони назарияи квантї тобиши маљбурї нишони он аст, ки атом аз савияи баланди энергия ба савияи поёнї мегузарад, аммо на худбахуд (чунонки дар љараёни нурафканиши муќаррарї ба назар мерасад), балки бо таъсири омили берунї (чунончи: рўшної). Лазерњо. Њанўз с.1940 физикдони рус В.А. Фабрикант собит карда буд, ки падидаи тобиши маљбуриро барои таќвият додани мављњои электромагнитї ба кор бурдан имконпазир аст. Соли 1. Лазер – истилоње, ки аз сарњарфњои ибораи инглисии Light Amplification by stimulated Emission of Radiation (таќвияти тобиш тавассути тобиши илќої) њосил мешавад. 270 1954 олимони рус Н.Г. Басов ва А.М. Прохоров ва бехабар аз онњо олими амрикої Љ. Таунс падидаи тобиши маљбуриро барои бунёд сохтани генератори микромављии радиомављњо бо дарозии λ = 1,27 см истифода карданд. Барои эљоди тарзи нави тавлид ва таќвияти радиомављњо Н. Г. Басов ва А. М. Прохоров с.1959 бо Мукофоти ленинї ва с.1963 (њамроњи Ч. Таунс) бо Мукофоти нобелї сарфароз гардонда шуданд. Соли 1960 дар ИМА нахустин генератори квантии мављњои электромагнитии соњаи намоёни спектр (тайф), яъне лазер сохта шуд. Хосиятњои нури лазерї. Манбаъњои лазерии рўшної дар муќобили манбаъњои навъи дигар чанд бартарї доранд: 1. Ба воситаи лазер дастаи рўшноии баѓоят борике метавон њосил кард, ки барои он кунљи титшуд (ё худ кунљи вогаройї) на бештар аз 10–5 рад бошад. Ин гуна дастаро агар аз Замин сўйи Моњ равона кунем, он љо доѓе ба вуљуд меоварад, ки ќутраш на бештар аз 3 км меояд. 2. Нури лазер ба дараљаи фавќулода якранг (монохроматї) аст. Бар хилофи манбаъњои муќаррарии рўшної, ки дар онњо атомњо новобаста ба якдигар нур меафкананд, тобиши атомњои лазерї њамоњанг аст. Њамин аст, ки таѓйироти фази мављњои лазерї њељ гуна номураттабї надорад. 3. Лазерњо манбаъњои пуриќтидортарини рўшноианд. Тавон (тавоної)-и нурњои лазерї барои фосилаи танги спектр (тайф) ва муддати кўтоњи тобиш (10–13 с) то ба 1017 Вт/см2 мерасад, њол он ки тавони тобиши Офтоб њатто барои њама соњањои спектр њамагї 7·103 Вт/см2 аст. Дар фосилаи танги ∆λ = 10–6 см (пањноии хати спектри нури лазер), тобиши Офтоб њамагї 0,2 Вт/см2 аст. Шиддати майдони электрикї дар мављи электромагнитии лазерї аз шиддати майдони даруниатомї низ зиёд мебошад. Тарзи кори лазерњо. Дар шароити муќаррарї аксари кулли атомњо дар савияњои поёнтарини энергї воќеанд. Њамин аст, ки дар њарорати паст моддањо нур намеафкананд. Њангоми аз тариќи модда гузаштани мављи электромагнитї модда ин ё он миќдори энергияи электромагнитиро фурў мебарад ва аз њисоби њамин энергия ќисме аз атомњо ангехта мешавад, яъне ин атомњо ба савияњои баландтари энергї мегузаранд. Дар ин сурат энергияи дастаи рўшної ба бузургие (hv) кам мешавад, 271 d1 ) 2hk d . p 0 2 1 2 c 235 92 E hv ω h 238 U 239 0 92 U 93 Np 1 e v . p 2π F ки он ба фарќи энергияњои савияи боло (2) ва савияи поён (1) t 239 239 0 h (рас.169,а) баробар аст: p 93 Np 94 Pu 1 e v hv =λE2–E1. m0 λD . d 10 5 cм Дар ин расм (169,а) тасвири шартии атоми ноангехта ва мављи 239 Pu q αсинусоида q электромагнитї шудааст. 94оварда m0c 2дар шаклиF порчаи 2 E mc max 2 Электрон дар савияи поёнист. Дар рас.169,б атоми ангехта, яъне 4 0 R 2 тасвир ёфтааст. атоми энергияхўрда Атоми ангехта метавонад, ки 1 2 c энергияи худро дар натиљаи бархўрдњо њамсоя дињад Ek En ба E атомњои E v k n kn ё ба самти дилхоњ фотон афканад. h h h E mАкнун 2 биёед, тасаввур кунем, ки мо бо ин ё он тарз ќисми c зиёди атомњои муњитро ангехта бошем. Он гоњ дар сурати аз дохили модда басомадаш 2 гузаштани мављи электромагнитии 2 3 4 1 E0 m0 c 1 H 1 H 2 He 0 n 14 m0 6C m , 2 ин мављ суст тобиши илќошуда таќ­ 2 намешавад, балки4аз E њисоби 0 1 D r0 Бо таъсири . ин мављ атомњо њамо­ вият меёбад (зўр мешавад). c2 m me2 энергия мегузаранд њангона бо якдигар ба савияњои поёнии ва дар m0 мавље меафкананд, ин гузариш ки бо мављи атомангез њамбасомад 2 hvkn Ek En p e ва њамфаз мебошад. Дар рас.170,а атоми ангехта3 ва мављ тасвир 2 шудааст. њамин, дарMрас.170,б тасвир шудааст, ки 1 Мисли M 4 мавриде 4 1 He c2 Z 2Y 2асосї) атом ба савияи поёнї (яънеZ X бањолати мављ гузаштаасту e. 3 таќвият гирифтааст (зўртар шудааст). p 1 Системаи сесавияї. Атомњои муњитро бо1 тарзњои гуногун F 1H 2 evB махсуси гtехтан мумкин аст. Барои ин дар лазери ёќутїmv ан­ лампаи 4 2 2 He Атомњои муњит дар натиљаи фурў пур­тавоне истифода мешавад. 2 m0c ангехта мешаванд. n p e v бурдани E mc 2рўшної M M 0 Z 1Y 1 e 2 Z Xду Аммо барои кори лазер савияи энергия кофї нест. Њар 1 2 ќадре ки лампа пуртавон бошад, адади атомњои ангехта sin α аз адади 0 c e n 1 атомњои ноангехта зиёд шуда наметавонад, зеро рўшної дар як sin β E0 атомњоро m0c 2 ваќт њам меангезаду њам гузаришњои илќошударо (аз њолати боло ба њолати поёнї) боис мегардад. Муњаќќиќон илољи инро дар истифодаи се савияи энергия диданд (адади умумии савияњо њамеша зиёд аст, вале ин љо гап дар Рас.169. 272 Рас.170. сари савияњои корї мебошад). Дар рас.171 се савияи энергия тасвир ёфтааст. Он чиз муњим аст, ки дар набудани таъсири берунї муддати мављудият (ё худ «умр»)-и система дар савияњои гуногуни энергия нобаробар меояд. Система дар савияи 3 басе кам – таќрибан 10–8 с «мезияд» ва баъд худбахуд бе афканиши Рас.171. рўшної ба њолати 2 мегузарад. Дар ин сурат энергия ба панљараи булўр (панљараи кристалл) дода мешавад. Умри система дар савияи 2 сад њазор бор зиёд, яъне ќариб 10–3 с аст. Гузариш аз њолати 1 бо таъсири мављи электромагнитии берунї боиси нурафканиш мегардад. Дар лазерњо мањз њамин хусусияти ин гуна система истифода мешавад. Баъди шуълавар шудани лампа система ба њолати 3 мегузарад ва пас аз муддати таќрибан 10–8 с ба њолати 2 меояд. Дар ин њолат система нисбатан дер мезияд. Савияи ангехтаи 2 нисбат ба савияи ноангехтаи 1 мањз ба њамин тарз пуртар карда мешавад. Ин гуна савияњои короянда дар булўри ёќут (кристалли рубин) мављуданд. Ёќут булўри лаълфоми оксиди алумин Al2O3 аст, ки 0,05% ѓаши хромї (атомњои хром) дорад. Мањз савияњои ионњои хром (андар булўр) соњиби хосиятњои матлубанд. Сохти лазери ёќутї. Аз булўри ёќут милае месозанд, ки нўгњош њамвори сайќалї ва нисбат ба якдигар мувозї (параллел) бошанд. Лампаи газпардахтї (газтахлия)-и морпечшакл (рас.172) рўшноии кабуди сабзранг медињад. Импулси кўтоњмуддати љараёни электрикии силсилаи конденсаторњо (бо гунљойиши чанд њазор микрофарад) лампаро сахт фурўзон мекунад. Пас аз муддати кўтоње савияи 2 беш аз њад пури атоми ангехта мешавад. Дар натиљаи гузаришњои худбахудии 2→1 афканиши мављњои њамасамта оѓоз меёбад. Мављњое, ки нисбат ба мењвари булўр тањти ин ё он кунљ равонаанд, аз он берун мебароянд ва дар кори минбаъдаи лазер њисса намегузоранд. Вале мавље, ки ба ќадди мењвари булўр равон аст, аз нўгњои он чандин бор Рас.172. 273 инъикос мешавад. Ин мављ тобиши илќої (тобиши маљбурї)-и ионњои ангехтаи хромро боис мегардад ва хеле зуд зўр мегирад. Як нўги милаи ёќутї ойинавї асту нўги дигараш – нимшаффоф. Импулси кўтоњмуддати баѓоят ќавии рўшноии сурх (бо тўли ќариб сад микросония), ки дар бораи хосиятњои фавќулодаи он дар оѓози њамин банд сухан рафт, аз њамин нўги мила берун меояд. Мављ њамљўр (коњерентї) аст, зеро њама атомњо њамоњангона нур меафкананд. Ин мављ баѓоят пурзўр низ њаст, зеро дар тобиши илќої њама энергияи захирашуда дар муддати басе кўтоњ афканда мешавад. Навъњои дигари лазерњо. Лазери ёќутї режими импулсї дорад. Лазерњое низ мављуданд, ки режимшон бефосила аст. Дар ин навъи лазерњо моддаи корї газ аст. Атомњои моддаи корї ба воситаи пардахт (тахлия)-и электрикї ангехта мешаванд. Лазерњои бефосилакори нимноќилї низ мављуданд. Онњо пеш аз њама дар Русия сохта шудаанд. Дар ин ќабил лазерњо энергияи «ѓизої» аз љараёни электрикї гирифта мешавад. Лазерњои газодинамикии бефосилакоре низ сохта шудаанд, ки тавонашон ба садњо киловатт мерасад. Дар онњо савияњои энергии болої дар натиљаи васеъ кардан ва ба таври адиабатї сард гардондани селњои газии фавќуссадое пурбор мешаванд, ки њарораташон ба чанд њазор келвин мерасад. Татбиќи лазерњо. Истифодаи нури лазерї дар алоќа, хусусан дар алоќаи кайњонї ояндаи хуб дорад (зеро фазои Кайњон абрњои рўшнофурўбаранда надорад). Тавони фавќулодаи шуоъњои лазерї барои дар љойи бењаво (вакуум) бухор кардани моддањо, барои кафшер кардани ашё ва ѓ. истифода мешавад. Ба воситаи шуоъњои лазерї љарроњї кардан, чунончи, шабакаи аз тањи чашм људошударо «кафшер» кардан ё тасвири њаљмии ашёро њосил кардан (дар он замина ки нурњои лазерї њамљўр њастанд) имконпазир аст. Ба воситаи лазерњо бунёд сохтани шуоълокатор ном дастгоње имконпазир гашт, ки дурии ашёро ба дурустии то чанд милли­метр чен карда метавонад – ин гуна дараљаи дурустї барои радио­ локаторњо дастнорас аст. Шуоъи лазерї атомњову молекулањоро ангехта, вокунишњои кимиёие ба вуљуд оварда метавонад, ки онњо дар шароити муќаррарї воќеї шуда наметавонанд. 274 1 2 c2 m 2 hv A 2 )2 . 7 3 Li 11H 24 He 24He 27 1 24 4 2 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1 2 0,999 999 99944. c A 7 Истифодаи шуоъњои лазерї гардонидани v vmin дар кори воќеї Li 11H 24 He 24He h вокунишњои низ3 ояндаи умедбахш m0 гармоњастаии идорашаванда p 235 дорад. 2hk d . 2 E hv ω 92 U Дар мо лазерњо то он љо татбиќи бисёр ёфтаанд, ки 1 замони c 2 њатто ном бурдан муњол аст. њамаи онњоро h 238 U 239 Np 10e v . 92 93 p * 2π* * F t Бунёд кардани лазерњо мисоли 239 он аст, 239ки инкишоф 0 h равшани p 93 Np 94 Pu 1 e v додани назарияи квантї ворї як соњаи бунёнї (фундаменталї)-и m0 λ D 5 илм соњањои гуногуни техникаву технологияро то куљо равнаќ 239 2 Pu q q дода метавонад. 94 m c α 0 Fmax E mc 2 4 0 R 2 2 . cм ? 1 2 c аз тобиши тафслампа 1. Тобиши лазерї фарќ дорад? Ek En Eчї E k v n kn дорад? 2. Лазер чї гуна татбиќњо h h h E m 2 c Машќи 9 2 2 3 4 1 E0 1.mСуръат ва шитоби электрон дар мадори якуми борї 0c 1 H 1 H 2 He 0 n чиќадарианд? 14 m0 мешавад: 6C m Нишондод: , Радиуси мадори борї ин тавр ёфта 1 2 c2 4 0 2 r0 . me2 D E m m0 m ва е масса (љирм) 2 барќаи электрон њастанду hvkn Eва p Ин . љо e k En ε0= 8,85 10–122 Кл/(Н·м2) – собити электрикї. 3 1 2 24 M 109 см/с M 4 (массааш 4 2. Алфа-зарраи суръаташ 6,7·10 г) ба њастаи 1 c Z X Z 2Y 2 He e . ќарори арзиз (ќалъагї) дар сурати марказї будани бархўрд то 3 кадом наздик рафта p масофа 1 метавонад? F 1H 1 2 evBњидроген t 3. Дарозии мављи рўшноиеро ёбед, ки онроmvатоми 4 2 дар сурати аз њолати муќимї (статсионарї)-и энергияаш E4=−1,7 эВ He 2 2 m c (k = 4) ба2 њолати 0 энергияаш E2= −6,8 эВ (n = 2) гузаштан n p меафканад. e v E mc M M 0 e Z X иониш Z 1Y 1(потенсиали 4. Аз рўйи рас.168 энергияи ионизатсия)-и 2 1 атоми њидрогенро2 муайян кунед. sin α 0 c n 1 e sin β E0 m0c 2 275 Муњимтарин хулосањои боби нўњум 1. Резерфорд падидаи аз моддањо пареш хўрдани алфазаррањоро тањќиќ карда, мављудияти њастаи атомро ошкор сохт. Ў дарёфт, ки тамоми барќаи электрикї (бори электрикї)-и мусбат ва ќариб њамаи массаи атом дар њамин њаста гирд омадаанд ва андозањои њастаи атом њамагї 10−12 − 10−13 см аст, ки назар ба андозањои худи атом 104 − 105 бор хурд мебошад. Барќаи њастаи атом ба њосили зарби раќами атомии унсури кимиёї дар љадвали даврии Менделеев ва ќимати барќаи электрон баробар аст. Њастаи атоми њидроген аз як протон иборат аст. 2. Резерфорд дар заминаи таљрибањои худ модели сайёравии атомро ба миён овард. Дар ин модел электронњо гирди њастаи атом гардиш мехўранд, мисли он ки сайёрањо гирди Офтоб гардонанд. Вале мувофиќи ќонунњои физикаи классикї ин гуна атом пойдор буда наметавонад, зеро электронњо бояд (тибќи ќонунњои номбурда) энергияи худро оњиста-оњиста гум карда, ба сатњи њаста биафтанд. Аммо атомњо бар хилофи ин хулоса пойдоранд. 3. Ин муамморо Бор шикофт. Ў кушоиши гирењро дар инкишофи минбаъдаи назарияи квантї дид. Бор ду постулате пеш нињод, ки њарду хилофи механикаи классикии Нйутон ва электродинамикаи Максвелл буданд. Постулати якуми Бор мегўяд: манзумаи атомї (системаи атомї) танњо дар њолатњои муќимї (њолатњои статсионарї) ё худ њо­латњои квантие воќеъ мегардад, ки њар яки онњо бо энергияи муайяни Еn тавсиф мешавад; атом дар њолатњои муќимї нур (энер­ гия) намеафканад. Мувофиќи постулати дуюми Бор афканиш ва фурўбурди рўш­ ної он гоњ рўй медињад, ки атом аз як њолати муќимї ба њолати муќимии дигар гузарад. Дар ин маврид энергияи фотони афкандашаванда ё фурўраванда бо фарќи энергияњои њолатњои муќимие таъйин мешавад, ки гузариш дар байни онњо рўй медињад, яъне hvkn= Ek– En. 4. Назарияи Бор барои њама басомадњои спектр (тайф)-и тобиши њидроген ќиматњои сањењ пешгўї кард; имкон дод, ки ќимати назарии радиуси атоми њидроген ёфта шавад. 276 Бо вуљуди ин назарияи Бор аз мухолифатњои дохилї холї набуд. Дар заминаи ин назария бунёд сохтани назарияи миќдории атомњои њелий (гелий) ва атомњои назар ба он мураккабтар илољ надошт. Роиљ гардондани тасаввуроти квантї бозсозии ќатъии механика ва электродинамикаро таќозо мекард. Ин гуна бозсозї солњои бистуми а. ХХ сурат гирифт. Мањз дар тайи њамон солњо механикаи квантї ва электродинамикаи квантї ба арсаи вуљуд ќадам нињоданд. 5. Дар заминаи назарияи квантии нурафканиш генераторњои квантии радиомављњо ва генераторњои квантии соњаи рўшноии намоён – лазерњо сохта шудаанд. Лазерњо шуоъњои љўрбасомади баѓоят пуртавон њосил карда метавонанд. Нурњои лазерї дар соњањои гуногуни илму амалия татбиќи бисёр доранд. 277 Боби 10 ФИЗИКАИ ЊАСТАИ АТОМ Иборањои њастаи атом ва заррањои бунёдї (заррањои элемен­ тарї)-ро мо аллакай чанд бор истеъмол кардем. Шумо медонед, ки атом аз њаста ва электронњо таркиб ёфтааст. Фасле аз фаслњои физика, ки сохт ва табдилоти њастањои атомиро меомўзад, фи­ зикаи њастаи атом ном гирифтааст. Дар ибтидо физикаи заррањои бунёдї аз физикаи њастаи атом људо набуд. Пажўњандагони соњаи физика бо гуногунии олами заррањои бунёдї гоњи тањќиќи рўйдодњои њастаї дучор омаданд. Физикаи заррањои бунёдї соњаи нисбатан љавони пажўњишњост – вай ќарибињои с.1950 ба вуљуд омадааст. Акнун ду соњаи муста­ќили илмї мављуд аст: якеи онњо бо сохт ва табдилоти њастаї сару­ кор дораду дигаре – бо табиат, хосиятњо ва табдилоти заррањои бунёдї. Аммо дар њаллу фасли масъалањои дар ин љо муоинашаванда ва усулњои тањќиќ ин ду соња умумияти бисёре доранд. Мо ин љо ќисми зиёди ваќти омўзишро ба муоинаи масъалањои асосии физикаи њаста мебахшему дар бораи хосиятњои заррањои бунёдї дар охир, ба таври бисёр мухтасар, сухан меронем. §75. Усулњои мушоњида ва сабти заррањои бунёдї Аввал, биёед, бо асбобњое шинос шавем, ки умуман пайдоиш ва тараќќиёти физикаи њаста ва заррањои бунёдиро имконпазир гардонданд. Инњо асбобњои сабт ва омўзиши бархўрдњову таб­ дилоти њастањо ва заррањои бунёдї мебошанд. Мањз ба воситаи њамин гуна асбобњо мо дар бораи рўйдодњои микроолам маълумот ба даст меорем. Тарзи кори асбобњои сабти заррањо. Њама гуна асбоби сабти заррањо ё њастањои дарњаракат ба туфанги пуртире монанд аст, ки кулангаш кашида шуда бошад. Чангаки туфангро бо ќувваи андаке кашидан кофист, ки натиљаи њазорњо бор пуртаъсиртар – љасти тир воќеъ шавад. Асбоби сабткунанда – ин дастгоњи макроскопии камобеш му­раккабест, ки дар њолати ноустувор (нопойдор) буда метавонад. Дар ин гуна дастгоњ баъди аз тарафи зарраи сабтшаванда 278 ба вуљуд оварда шудани ин ё он Найчаи шишагин изтироб марњалаи ба њолати нав – ба њолати устувортар гузаштани љузъи сабткунанда оѓоз мешавад. Ана њамин љараёни гузариш ба њолати нав имкон медињад, ки зарра сабт карда шавад. Дар заБа олати мони њозира чанд тарзи сабт карсабткунанда дани заррањо истифода мешавад. Вобаста ба маќсади таљриба ва шароити кор ин ё он асбоби сабткунандаро истифода мекуРас.173. нанд. Њисобгираки газпардахтї (газтахлиягї)-и Гейгер. Њисобгираки Гейгер барои њисоби автоматии заррањо яке аз асбобњои асоситарин аст. Ин њисобгирак (рас.173) аз найчаи шишагини сатњи даруниаш филизандуд (катод) ва сими борике (анод), ки дар маркази найча ба ќадди он кашида шудааст, иборат мебошад. Найчаро пури газ, масалан, пури аргон мекунанд. Кори њисобгирак бар падидаи иониш (ионизатсия)-и зарбатї асос ёфтааст. Зарраи бар­ќаманд (электрон, протон ва ѓ.) ба найча зада, аз девори шишагини он мегузарад ва дар муњити газии даруни найча њаракат карда, аз атомњо электронњои сари роњи худро бармеканад – дар натиља ионњои мусбат ва электронњои озод ба вуљуд меоянд. Майдони электрикии байни аноду катод (ки ба манбаи волтажи баланд пайвастанд) электронњоро то дараљае шитоб мебахшад, ки онњо бо зарбаи худ атомњои газро ион-ион карда (ионизатсия карда) тавонанд. Он гоњ «тармаи» ионї ба вуљуд меояд ва дар занљири њисобгирак љараён пайдо мешавад –дар натиља дар муќовимати R (бори занљир) импулси волтаж њосил мешавад. Ин импулсро асбоби сабткунанда сабт мекунад. Барои он ки њисобгирак зарраи ояндаро низ «њис» карда тавонад, тармаи номбурдаро хомўшондан зарур аст. Ин ба таври автоматї рўй медињад. Азбаски дар лањзаи пайдоиши импулси љараён дар муќовимати R афтиши зиёди волтаж рўй медињад, пас, волтажи байни аноду катод якбора кам мешавад, ба дараљае кам мешавад, ки аз задухўрдњои пешина нишоне намемонад. 279 Њисобгираки Гейгер асосан барои сабт кардани электронњо ва гамма-квантњо (яъне фотонњои баландэнергия) истифода мешавад. Аммо гамма-квантњо ба сабаби ќобилияти ками ионофарї доштани худ бевосита сабт шуда наметавонанд. Барои ошкор сохтани онњо сатњи даруни найчаи њисобгиракро моддае медавонанд, ки гамма-квантњо аз он электрон бароварда тавонанд. Њисобгираки Гейгер ќариб њама электронњои ба даруни найча даромадаро сабт мекунад. Вале барои гамма-квантњо сурати њол дигар аст: аз њар сад кванте, ки ба њаљми кории њисобгирак (найча) ворид мешавад, таќрибан яктоаш сабт мегардад. Сабт кардани заррањои вазнин (чун алфа-заррањо) душвортар аст, зеро дар њисобгирак «даричае» («тирезае») шинондан мушкил аст, ки барои алфа-заррањо шаффоф бошад. Дар замони њозира њисобгиракњое низ сохта шудаанд, ки тарзи корашон дигар аст. Камераи Вилсон. Њисобгираки Гейгер имкон медињад, ки факти аз дохили он гузаштани зарра ва баъзе мушаххасот (харак­ теристикањо)-и он сабт шавад. Дар камераи Вилсон бошад, зарраи барќаманди баландсуръат радд (из, пай) мегузорад, ки онро бевосита мушоњида кардан ё сураташро гирифтан мумкин аст. Ин камера ихтирои Ч. Вилсон (с.1912) мебошад. Онро «равзана»-и микроолам, яъне «равзана»-и олами заррањои бунёдї ва манзумањо (системањо)-и физикии иборат аз онњо номидан љоиз аст. Кори камераи Вилсон бар он асос ёфта­аст, ки бухори фав­ ќус­сер дар ионњои дар њаљми кории камера њосилгашта конден­ сатсия мешаванд - дар натиља дар ин Лавњаи шишагин мар­казчањои конденсатсия (ионњо) чакра­ чањои об ба вуљуд меояд. Ин ионњоро зар­раи барќаманди дар бухори сер њара­ кат­кунанда дар роњи рафти худ ба ву­људ меоварад. Камераи Вилсон зарфи мањкаме мебошад (рас.174), ки бо бухори ќариб сери об Сунба (поршен) ё алкул (спирт) пур аст. Дар сурати якбора поён њаракат додани сунба (поршен)-и камера, яъне дар натиљаи якбора кам кардани фишори зери он бухори даруни камера ба таври адиабатї (яъне бе мубодилаи гармо) васеъ мешавад. Он гоњ бухор сард Рас.174. 280 мешавад ва ба њолати фавќуссерї меояд. Ин њолати бухор нопойдор аст, њолатест, ки дар он газ бо осонї конденсатсия мешавад. Ин љо ба сифати марказњои конденсатсия ионњое хидмат мекунанд, ки онњоро зарраи аз даруни бухор гузаранда ба вуљуд меоварад. Агар зарра ба камера бевосита пеш аз лањзаи васеъ шудан ё фавран баъди он ворид гардад, Рас.175. ионњои њосилкардаи он, чунонки гуфтем, чун марказњои конденсатсия хидмат мекунанд ва дар атрофи онњо чакрачањои об њосил мешаванд. Ин чакрачањо радди зарраи «муоинашаванда»-ро ба вуљуд меоваранд (рас.175). Сипас, камера ба њолати ибтидоиаш меояд ва майдони махсуси «тозакунанда» ионњои акнун нодаркорро мањв месозад. Фосилаи ваќти барќарор гаштани режими кори камераро вобаста ба андозањои он аз чанд сония то дањњо даќиќа таѓйир додан имконпазир аст. Маълумоте, ки ба воситаи камераи Вилсон ба даст меояд, назар ба он ки њисобгираки Гейгер медињад, пурратар аст. Аз рўйи дарозии радди «пой»-и зарра энергияи он ва аз рўйи адади чакрачањои воњиди дарозии радд суръати њаракати зарраро муайян кардан мумкин аст. Њар ќадре ки радди зарра дарозтар бошад, маълум мешавад, ки энергияи он њамон ќадр зиёдтар будааст. Ва њар ќадре, ки адади чакрачањои об дар воњиди дарозии радди зарра бештар бошад, маълум мешавад, ки суръати он њамон дараља камтар будааст. Ва њамчунин, заррае, ки барќаи бештар дошта бошад, радди ѓафстар ба вуљуд меорад. Олимони рус П.Капитса ва Д.Скобелсин пешнињод карданд, ки камераи Вилсон дар майдони магнитии якљинса љой дода шавад. Майдони магнитї ба зарраи њаракаткунанда бо ќувваи муайян (бо ќувваи лоренсї) таъсир меоварад. Ин ќувва масир (траектория)-и зарраро каљ мекунад (бе он ки модули суръати онро таѓйир дињад). Њар ќадре ки барќаи зарра зиёд ва массаи он кам бошад, радди он дар майдони магнитї њамон ќадр каљтар меояд. Аз рўйи каљии радд нисбати барќаи зарраро бар массаи он (яъне барќаи хоси зарраро) ёфтан имконпазир аст. Дар сурати маълум будани якеи ин бузургињо бузургии дигарро ёфтан осон мешавад. 281 Њубобкамера. Соли 1952 олими амри­ кої Д.Глейзер пешнињод кард, ки барои ошкор сохтани радди заррањо моеи фавќуттафсон истифода шавад. Дар ин гуна моеъ дар рўйи ионњои њосилкардаи зарраи барќаманди баландсуръат њубоб­ чањое пайдо мешавад, ки радди зарраро менамоянд (яъне онро аён мегардонанд). Ин гуна камераро њубобкамера ном додаанд. Дар њолати ибтидої моеъро дар ка­ Рас.176. мера тањти фишори баланд нигоњ медоранд, то ки љўш наояд, бо вуљуде ки њарорати моеъ назар ба њарорати љўшиши он (дар фишори атмосферї) баланд бошад. Дар сурати якбора паст кардани фишор моеъ фавќуттафсон мешавад ва муддати кўтоње дар њолати нопойдор воќеъ мегардад. Зарраи барќаманде, ки мањз дар њамин лањза аз даруни камера мегузарад, радде њосил мекунад (рас.176), ки он аз њубобњои бухорї иборат мебошад. Ба сифати моеъ аксаран њидрогени моеъ ва пропанро ба кор мебаранд. Тўли як сикли кори њубобкамера таќрибан 0,1 с аст. Бартарии њубобкамера дар пеши камераи Вилсон ин аст, ки моддаи кории њубобкамера зичии зиёд дорад. Аз ин рў дави1 заррањо дар њубобкамера кўтоњтар меояд ва дигар ин, ки дави заррањои баландэнергия њам дар он «гунљида» метавонад. Ин хусусияти њубобкамера мушоњидаи табдилоти паёпайи зарра ва вокунишњо (реаксияњо)-и њосилкардаи онро инконпазир мегардонад. Камераи Вилсон ва њубобкамера муњимтарин воситањои ба даст овардани маълумот дар бораи рафтор ва хосиятњои заррањо ба шумор мераванд. Мушоњидаи изи заррањо баѓоят аљиб аст ва бинандаро як њиссиёти шавќангези бо микроолам бархўрдан мебахшад. Усули фотоэмулсияњои ѓафсќабат. Барои мушоњида кардани заррањо дар баробари камераи Вилсон ва њубобкамера фотоэмулсияњои ѓафсќабат низ истифода мешаванд. Таъсири ионофарандагии заррањои барќаманди баландсуръат ба эмулси- 1. Дави зарра зиёдтарин масофаест, ки онро зарра то дами битамом сарф шудани энергияи худ мепаймояд (С.Ќ). 282 Рас.177. яи фотолавња олими фаронсавї Анрї Беккирелро с.1896 ба сари кашфи падидаи радиоактивият (партавзойї)-и моддањо овард. Фотоэмулсия миќдори зиёди булўракњо (кристаллчањо)-и мик­ роскопии бромиди нуќра дорад. Зарраи барќаманди баландсуръат њангоми аз дохили булўракњо гузаштан чанде аз электронњои атомњои алоњидаи бромро меканад. Занљири ин гуна булўракњо тасвири нињоние ба вуљуд меорад. Њангоми падид овардани тасвир дар ин булўракњо нуќраи филизї барќарор мешавад ва силсилаи нуќрадонањо радди зарраро зоњир мегардонад (рас.177). Аз рўйи дарозї ва ѓафсии радди зарра энергия ва массаи онро ёфтан осон аст. Азбаски зичии моддаи фотоэмулсия зиёд аст, радди заррањо кўтоњ меоянд (таќрибан 0,001 см барои алфа-заррањои афкандаи манбаъњои радиоактив); аммо онњоро дар тасвирњои фотографї калон кардан душвор нест. Бартарии фотоэмулсияњо ин аст, ки онњо таъсири зарраро бо модда «захира» мекунанд, яъне муддати «вобуд» (муддати экс­по­зитсия)-и онњо ба дараљаи матлуб зиёд буда метавонад. Ин имкон медињад, ки падидањои нодир низ сабт карда шаванд. Ин њам муњим аст, ки ба сабаби зиёд будани ќобилияти боздорї (тор­моздод)-и фотоэмулсия адади вокунишњои байни заррањо ва њас­тањо меафзояд. Мо ин љо дар бораи на њама асбобњои сабткунандаи заррањо сухан рондем. Асбобњое, ки дар замони њозира барои сабт кардани заррањои камдучороянда ва баѓоят кўтоњумр истифода мешаванд, бисёр мураккабанд. Барои корбаст ва истифода кардани онњо садњо одамро машѓули кор доштан мебояд. 1. Оё ба воситаи камераи Вилсон заррањои хунсо (бебарќа)-ро сабт имконпазир њаст? ? 2. кардан Њубобкамера дар пеши камераи Вилсон чї бартарї дорад? 283 § 76. Кашфи радиоактивият (партавзойї) Нопойдор будани атомњо охири а.XIX ошкор гардида буд. Баъди 46 сол нахустин реактори атомї бунёд карда шуд. Мо ин љо ин гуна инкишофи пурављи физикаи њастаи атомро ба тартиби воќеъ шудани кашфиёти марбути ин љабња хоњем омўхт. Падидаи радиоактивият – падидае, ки мураккаб будани сохти њастаи атомро собит кард, дар натиљаи тасодуфи хушбахтонае кашф шуд. Тобиши рентгенї, чунонки шумо аллакай медонед, бори аввал дар натиљаи ба девори шишагини пардахтлўла (найчаи разрядї) бархўрдани электронњои баландсуръат ба вуљуд меоянд. Дар айни њол деворњои найча низ нур меафкананд. Олими фаронсавї А.Беккирел муддати тўлоние ба тањќиќи падидаи монанди радиоактивият – нурафшонии баъдинаи моддањое машѓул гашт, ки пеш аз таљриба тањти тобиши Офтоб ќарор дода мешуданд. Аз љумла, намакњои уран, ки Беккирел истифода мекард, аз љумлаи њамин моддањо буданд. Ва дар сари ў суол пайдо шуд, ки оё баъди офтоб додани намакњои уран дар баробари рўшноии намоён нурњои рентгенї низ ба вуљуд намеоянд? Беккирел фотолавњаеро дар коѓази сиёњи ѓафс печонда, дар рўйи он чанд ѓуруша (дона)-и намаки уран гузошт ва онро дар љойи офтобрас нињод. Баъди падид овардани тасвир маълум шуд, ки љойњои ѓурўшадори фотолавња тира (сиёњ) гаштаанд. Пас, фањмост, ки намакњои уран ягон навъ нуре афкандаанд, ки мисли тобиши рентгенї аз љисмњои ношаффоф гузаштаанд ва фотолавњаро тирагун кардаанд. Беккирел гумон кард, ки ин тобиш бо таъсири тобиши Офтоб ба вуљуд меояд. Аммо боре, феврали 1896, ваќте ки абр Офтобро панањ мекард, ў имкони таљриба кардан наёфт ва фотолавњаро дар даруни миз гузошта, дар рўяш як чалипо (салиб)-и мисини уранолуд нињод. Ва ў пас аз ду рўз фотолавњаро падид оварда, дид, ки сатњи он ба шакли чалипо тирагун аст. Ин нишони он буд, ки намакњои уран худбахуд, бе таъсири ягон омили берунї ким-чї хел нур афкандаанд. Пажўњиши бесаброна, вале пурмањсул оѓоз ёфт. Албатта, агар ин тасодуфи дилпазир рўй намедод њам, падидаи радиоактивият ба яќин ошкор карда мешуд. Аммо, аз афташ, ин хеле дер муяссар мегардид. 284 Дере нагузашта, Беккирел ошкор сохт, ки тобиши уранї мисли тобиши рентгенї њаворо ион-ион (ионизатсия) ва электроскопро хунсо (бебарќа) мекунад. Ў пайвастагињои гуногуни кимиёии уранро санљида, ба ин гуна хулосаи муњим омад: шиддати тобиш танњо ба миќдори урани таркиби намакњо вобаста асту ба навъи пайвастагињо тамоман бастагї надорад. Пас, хулоса гирифт Беккирел, ин хусусият на хоси пайвастагињо, балки хоси уран, хоси атомњои уран мебошад. Баъди ин кашфиёт ба миён овардани суоли зайл табиї буд: оё унсурњои кимиёии дигар низ ќобилияти худбахуд нур афкандан надоранд? Соли 1898 Мария Склодовская Кйурї дар Фаронса ва муњаќќиќони дигар тобиши торийро ошкор сохтанд. Дар давраи минбаъда дар роњи љустуљўи унсурњои нав М.Склодовская-Кйурї ва њамсари ў П.Кйурї кўшиши зиёде кардаанд. Тадќиќи мураттаби маъданњои урандор ва торийдор онњоро имкон дод, ки унсури то он дам номаълумеро ошкор созанд. Ин унсур ба шарафи ватани М.Склодовская-Кйурї – Полша (Лањистон) полоний ном гирифт. Онњо унсури дигаре низ кашф карданд, ки сели тобишаш басе шадид буд. Онро радий (яъне тобон) ном нињоданд. Худи падидаи худбахуд нур афкандани моддањоро Кйурињо радиоактивият номиданд, ки маънои партавзойї дорад. Радий соњиби массаи атомии нисбии 226 аст ва дар хонаи 88-уми љадвали унсурњои кимиёии Менделеев љой дорад. Ин хонаи љадвал то рўзи кашфи унсури номбурда холї буд. Радий аз рўйи хосиятњои кимиёии худ ба унсурњои ишќорзаминї мансуб мебошад. Дар давраи минбаъда маълум шуд, ки њама унсурњои кимиёии раќами тартибиашон Z>82 радиоактив, яъне партавзо њастанд. * * * Дар охири а.XIX падидаи нави физикї – падидаи радиоактивият кашф гардид. Ва маълум шуд, ки баъзе унсурњои кимиёї худбахуд, бе таъсироти берунї нур (нурњои гуногун) меафкананд. §77. Алфа-, бета- ва гамма-тобиш Баъди кашфи унсурњои кимиёии радиоактив тадќиќи табиа­ ти физикии нурњои афкандаи онњо оѓоз ёфт. Ѓайр аз Беккирел ва Кйурињо ба ин љустуљў Резерфорд низ њамроњ шуд. 285 Таркиби мураккаб доштани тобиши радиоактивї дар таљрибаи классикии зайл ба исбот расид. Манбаи радиоактиви радийдорро дар ќаъри сўрохи борики хоначаи сурбї љой дода, дар муќобили он сўрох фотолавња гузоштанд. Дас­ таи заррањои аз сўрох бароянда ба майдони магнитии пурзўре дохил мегашт, ки хатњои индуксия (яъне хатњои илќо)-и он нисбат ба самти даста амудона равона буд (рас.178). Дастгоњи таљриба дар љойи бењаво (вакуум) љойгир буд. Рас.178. Маълум шуд, ки дар сурати вуљуд надоштани майдони магнитї дар фотолавња (баъди падид овардани тасвир) танњо як доѓ (дар ростои дањони сўрох) пайдо мешавад. Аммо дар майдони магнитї дастаи нурњо се таќсим мешавад. Ду љузъи даста ба тарафњои муќобили якдигар майл мехўранд. Ин далел буд, ки он љузъњо аз заррањои гуногунбарќа (гуногунзаряд) иборатанд. (Зимнан, љузъи манфии даста назар ба љузъи мусбат зиёдтар майл медид). Љузъи сеюми даста дар майдони магнитї майле надид. Љузъи мусбати дастаро алфа-тобиш (α-тобиш), љузъи манфии онро бета-тобиш (β-тобиш) ва љузъи хунсоро гамма-тобиш (β-тобиш) номиданд. Ин нурњо аз љињати ќобилияти нуфуз, яъне ќобилияти аз дохили моддањои гуногун гузарандагии худ фарќи куллї доранд. Алфа-тобиш соњиби камтарин ќобилияти нуфуз аст. Коѓази ѓафсиаш њамагї 0,1 мм барои алфа-тобиш ношаффоф аст. Агар дар роњи нурњои аз сўрохи хоначаи сурбї бароянда як вараќ коѓази муќаррарї гузошта шавад, дар фотолавња доѓи хоси α-тобиш ба вуљуд намеояд. Бета-тобиш дар мавриди аз дохили моддањо гузаштан назар ба алфа-тобиш хеле кам фурў бурда мешавад. Лавњаи алуминї онњоро танњо дар сурати чанд миллиметр будани ѓафсиаш пурра фурў мебарад. Гамма-тобиш ќобилияти нуфузи зиёдтарин дорад. Дараљаи фурўбурди γ-тобиш ба андозаи афзудани раќами атомии моддаи фурўбаранда зиёд мешавад. Аммо ќабати сурбии ѓафсиаш як сан286 Склодовская-Кйурї Мария (1867-1934) – физикдон ва кимиёдони барљаста. Дар Лањистон, дар оилаи омўзгор зода шудааст. Дар Фаронса кор кардааст. Ў нахустин про­фес­ сорзани Донишгоњи Париж буд. М.Склодовская-Кйурї њамроњи њамсараш П.Кйурї ду унсури нави радиоактив – радий ва полонийро кашф карда, хосиятњои онњоро омўхтааст. Тањияи нахустин усули классикии коркард ва тањлили конњои уран, тањќиќи нахустин изотопњои радиоактив, хосиятњои тобиши радиоактивї ва таъсири онњо ба њуљайрањои зинда ва ѓ. бо номи ў алоќа­ манданд. Склодовская-Кйурї бо ду мукофоти нобелї – аз физика ва кимиё сарфароз гардонда шудааст. тиметр барои гамма-тобиш садди ногузаштанї буда наметавонад. Дар сурати аз ин гуна садд гузаштани γ-тобиш шиддати онњо ин ё он дараља кам мешаваду бас. Табиати физикии алфа-, бета- ва гамма-тобиш гуногун аст, албатта. Гамма-тобиш. Хосиятњои гамма-тобиш ба хосиятњои тобиши рентгенї бисёр монандї доранд, аммо ќобилияти нуфузи гамма-тобиш назар ба тобиши рентгенї хеле баланд аст. Ин он гуна фикрро пеш меорад, ки γ-тобиш мављњои электромагнитианд. Њамаи ин шакку шубња он гоњ аз байн рафт, ки дифраксияи γ-тобиш ошкор гардид ва дарозии мављи ин тобиш дар таљриба чен карда шуд. Дарозии мављи гамма-тобиш 10−8 − 10−11 см баромад, яъне гамматобиш назар ба тобиши рентгенї њам кўтоњмављтаранд. Дар шкала (миќёс)-и мављњои электромагнитї γ-тобиш бевосита пас аз тобиши рентгенї меояд. Суръати густариши γ-тобиш баробари суръати густариши мављњои электромагнитї, яъне 300 000 км/с аст. Бета-заррањо. Аз ибтидои тадќиќот алфа- ва бета-тобиш чун сели заррањои барќаманд муоина мешуданд. Омўзиши таљрибавии бета-заррањо осонтар буд, зеро онњо њам дар майдони магнитї ва њам дар майдони электрикї сахт майл мехўрданд. Масъалаи асосї чен кардани барќа (бори электрикї) ва массаи заррањо буд. Тањќиќи падидаи дар майдонњои электрикї ва магнитї майл хўрдани β-заррањо нишон дод, ки онњо ба љуз электронњо чизи дигаре нестанд ва бо суръатњои наздики сур­ ъати вакуумии рўшної њаракат мекунанд. Љолиби диќќат аст, ки β-заррањои афкандаи унсурњои радиоактив суръати гуногун 287 доранд. Мањз њамин аст, ки дастаи бета-заррањо дар майдони магнитї васеъ мешавад (ниг. рас. 178). Алфа-заррањо. Табиати алфа-заррањоро дарк кардан мушкилтар буд, зеро онњо дар майдонњои электрикї ва магнитї кам майл мехўранд. Ин масъаларо Резерфорд њал кард. Ў нисбати барќаи зарраро бар масса (љирм)-и он аз рўйи дараљаи дар майдони магнитї майл хўрдани он муайян кард. Ин нисбат барои алфа-зарра назар ба протон (њастаи атоми њидроген) таќрибан ду бор камтар баромад. Барќаи протон њамчени барќаи бунёдї, яъне њамчени барќаи электрон аст, вале массааш назар ба массаи электрон хеле зиёд, таќрибан як воњиди атомии масса (ВАМ)1 мебошад. Пас, барои алфа-зарра бар як барќаи бунёдї массаи баробар ба ду ВАМ рост меояд. Аммо барќа ва массаи алфа-зарра њанўз маълум набуданд. Пас, дар навбати аввал барќа ё массаи α-зарраро чен кардан мебоист. Баробари пайдо шудани њисобгиракњои Гейгер мањз барќаи α-заррањоро чен кардан осонтар ва эътимодноктар буд. Агар њисобгирак даричае дошта бошад, ки монеи њаракати α-заррањо нагардад (яъне баѓоят тунук бошад), ин заррањо ба даруни њисобгирак даромада сабт шуда метавонанд. Резерфорд њисобгираки Гейгерро дар роњи α-заррањо гузошта, адади заррањоеро чен кард, ки онњоро манбаи радиоактив дар муддати муайян хориљ мекунанд. Баъд ў ба љойи њисобгирак силиндри филизие гузошта, онро бо электрометри њассосе пайваст (рас.179). Резерфорд ба воситаи электрометр адади α-заррањоеро чен кард, ки онњоро манбаъ дар њамон муддат ба даруни силиндр равона мекунад. (Радиоактивияти бисёр мод­ дањои дар ин маврид истифода­шуда Рас.179. 1. Массаи заррањо, атомњо ва молекулањоро бо воњидњои атомии масса (ВАМ) ифода мекунанд. 1ВАМ ба 1/12 њиссаи массаи изотопи 12С ё худ ба (1,66043 ± 0,00031)·10–27 кг баробар аст. (С. Ќ.). 288 бо мурури замон ќариб таѓйир намепазируфт). Барќаи умумии заррањо ва адади онњоро дониста, Резерфорд нисбати ин бу­ зургињо, яъне барќаи як α-зарраро ёфт. Ин барќа њамчени ду бар­ќаи бунёдї (барќаи элементарї) баромад. Њамин тариќ, Резерфорд дарёфт, ки ба сари њар яке аз ду барќаи воњидии α-зарра массаи баробар ба ду воњиди атомии масса рост меояд. Ба иборати дигар, α-зарра ду воњид барќа (бори электрикї) дораду чањор воњид масса (таќрибан 4 ВАМ). Њамин гуна барќа ва њамин гуна массаро њастаи атоми њелий соњиб аст. Аз ин љо бармеояд, ки α-зарра њастаи атоми њелий будааст1. Ин бурњон ќотеъ буд. Аммо Резерфорд бо он ќонеъ нашуда, баъдтар бо таљрибањои бевосита собит сохт, ки њангоми рўй додани α-коњиши радиоактивї (ниг. §79) њелий њосил мешавад. Ў дар бадали чанд рўз α-заррањоро дар зарфи махсусе захира карда, ба воситаи тањлили тайфї (тањлили спектрї) дарёфт, ки дар зарф њелий љамъ мешавад (њар як α-зарра ду электрон рабуда, ба атоми хунсои њелий табдил меёбад). * * * Дар коњиши радиоактивї α-заррањо (њастањои атоми њелий), β-заррањо (электронњо) ва γ-тобиш (тобиши электромагнитии кўтоњмављ) афканда мешаванд. Табиати α-заррањоро дарк кардан назар ба дарки хосиятњои ? 1. β-заррањо душвортар буд. Сабаби ин дар чї буд? 2. (Иловаи тарљумон). Резерфорд барќаи α-заррањоро чї тавр муайян кард? §78. Табдилоти радиоактивї Хуб, модда дар коњиши радиоактивї чї таѓйирот мебинад? Дар ибтидои а. ХХ ба ин пурсиш посух додан осон набуд. Њанўз дар оѓози тањќиќи падидаи радиоактивият бисёр чиз аљиб ва ѓайриодї менамуд. 1. Он ваќт (дањсолаи аввали а.XX) њастаи атом њанўз кашф нашуда буд. Аз ин рў Резерфорд ба љойи њастаи атоми њелий истилоњи «иони атоми њелий»-ро истеъмол мекард. 289 Аввалан, суръати коњиши нурафкании уран, торий ва радий ба дараљаи тааљљубангез собит (доимї) буд. Шиддати тобиши онњо дар тўли шаборўзњо, моњњову солњо ба ќадри назаррас таѓйир намеёфт. Гарм кардан ё зиёд кардани фишор ворї омилњои муќаррарї ба шиддати тобиш асаре надошт. Вокунишњои кимиёие њам, ки бо иштироки ин моддањои радиоактив рўй медоданд, ба шиддати тобиш дигаргуние ворид намесохт. Сониян, пас аз кашфи радиоактивият дере нагузашта равшан гашт, ки дар ин маврид ѓайри тобишњои гуногун энергияи зиёде низ хориљ мешавад. П.Кйурї ампули пури хлориди радийро дар калориметр љой дода, муайян кард, ки дар натиљаи дар калориметр фурў рафтани энергияи алфа- ва бета-заррањову гамма-квантњои афкандаи 1г радий њар соат таќрибан 582 Љ энергия људо мешавад. Ва ин миќдор энергия дар тўли солњо бефосила људо шудан мегирад. Ин энергия, ки пайдоиши он ба асари омилњои беруна бастагие надорад, аз кадомин сарчашма ба вуљуд меояд? Аз афташ, моддаи радиоактив дар натиљаи коњиши радиоактивї ким-чї хел таѓйироти чуќуре мебинад, ки он аз табдилоти муќаррарии кимиёї ба куллї фарќ мекунад. Ва тахмине ба миён омад, ки табдилот бо «ташаббус»-и худи атомњо рўй медињад. Њозир ин фикр касеро дар вартаи њайронї намеандозад, зеро њар хонандаи мактаб дар бораи он њанўз пеш аз омўхтани хатхонї огоњї ёфта метавонад. Аммо дар ибтидои а.ХХ ин фикр ѓайриодї менамуд ва барои изњор кардани он љуръати бењамто доштан мебоист. Он ваќтњо мављудияти атомњо навакак ба таври раднопазир собит гардида буд. Тахмини чандин аср пеш аз замони мо изњоркардаи Демокрит дар бораи сохти атомї доштани модда тантана кард. Вале якбора баъди ин тантана масъалаи таѓйирнопазирии атомњо мавриди шакк ќарор гирифт. Мо ин љо њама таљрибањоеро, ки охири охирон муњаќќиќонро ба хулосаи дуруст оварданд - ин ки дар натиљаи коњиши радио­ активї атомњо силсилаи табдилоти гуногунро «аз сар мегузаронанд», баён накарда, танњо дар сари нахустин таљрибањое таваќќуф мекунем, ки онњоро Резерфорд оѓоз карда, баъдњо њамроњи кимиёдони инглис Ф. Соддї идома додааст. Резерфорд ошкор сохт, ки фаъолияти торий (яъне адади алфазаррањои дар воњиди ваќт афкандаи торий) дар ампули мањкам 290 собит мемонад. Вале агар макони таљриба тањти сели њатто сусти њаво ќарор дода шавад, радиоактивияти торий хеле кам мешавад. Резерфорд гумон бурд, ки торий дар баробари α-заррањо газе низ хориљ мекунад, ки он њам радиоактив аст. Баъд Резерфорд њавои ампули торийдорро кашида, гази радиоактивро људо кард. Ў аз тањќиќи фаъолияти ионофарандагии ин газ хулоса гирифт, ки фаъолияти ин газ (бар хилофи фаъолияти уран ва радий) хеле зуд кам мешавад: адади коњишњои он (дар воњиди ваќт) њар даќиќа ду баробар кам мешавад ва баъди дањ даќиќа аз он амалан асаре намемонад. Ф. Соддї хосиятњои кимиёии ин газро тањќиќ карда, дарёфт, ки он дар њељ гуна вокуниши кимиёї иштирок намекунад, яъне гази нофаъол (гази инертї) мебошад. Баъдњо ин газро радон номиданд. Љойи он хонаи 86-уми љадвали Менделеев аст. Унсурњои радиоактиви дигар – уран, актиний ва радий њам паёпай табдил меёфтанд. Хулосаи умумии пажўњишро Резерфорд ин гуна шакли даќиќ дод: «Атомњои моддаи радиоактив ќобили таѓйироти худбахуд мебошанд. Дар њар лањзаи ваќт ќисми муайяни атомњо нопойдор шуда, таркишсон коњиш меёбад. Дар аксари кулли мавридњо як пораи атом – алфа-зарра бо суръати хеле баланд берун андохта мешавад. Дар баъзе мавридњои дигар дар натиљаи таркиш электрони баландсуръат хориљ мегардад ва тобише ба вуљуд меояд, ки мисли тобиши рентгенї ќобилияти баланди нуфуз дорад – ин тобиш гамма-тобиш ном гирифт. Хулоса, дар натиљаи табдилоти атомї моддаи наве ба вуљуд меояд, ки бо хосиятњои физикиву кимиёии худ аз моддаи ибтидої ба куллї фарќ мекунад. Аммо худи ин моддаи нав нопойдор аст ва тобиши ба худ хосе дорад1. Яќин гашт, ки атомњои баъзе унсурњо худбахуд коњиш ёфта, он миќдор энергия меафкананд, ки он назар ба энергияи дар натиљаи таѓйироти муќаррарии молекулї хориљшаванда баѓоят зиёд мебошад». Њамоно, баъди кашфи њастаи атом равшан гашт, ки сабабгори табдилоти радиоактивї мањз њамин њаста мебошад. Дарвоќеъ, дар ќишри электронии атом α-зарра мављуд нест ва ба як воњид кам шудани адади электронњо атомро на ба унсури кимиёии нав, балки 1. Дар ин маврид њастањои пойдор низ ба вуљуд омада метавонанд. 291 qp q Pu 239 e94 Puv93239 94 1 0 t 0 m p c 93λNp Fmax h α 94 2λ 931Np 94 Pu 1 e v E mc 2 m0 0 λ p 239 2 m0 λ 4 q α q0 R 94 Pu m10c 2 239 2 239 2 F 2 mc E q q 239 max 94 Pu Pu m c D 2 2 2 α q q 22 94 0 m0c α c F 4 R 2 E mc Pu max 0 F Ek Eqnα q Ek En 94 c 2 max m Dmc 2 4 0 R F E 2 mc 2 1 0 2 4 0 R22 v kn max . h h h 2 c медињад. 1 2 Вале d 0R 1 ба2 ион E табдил њаста Ek аз 4E Ek хориљ En гаштани электрон D n c v m 1 c Ek (зиёд En Eмекунад). E kn . 2 2 воњид k λD барќаи E E E E њастаро як таѓйир медињад h n k n h v h cE n ck kn v h . E E E E kn 1λ k D k n kh h h њастањои радиоактивият падидаи худбахудии h v n табдили d m Хулоса, E h 5 .E kn h 2 2 2h 3 4 cм h h m E m c c дар 01n радиоактив ба хастањои навъи дигар аст, њодисаест, 0 0E d 2 2 1 H 1 H ки 2 Heнатиљаи c 2 2 ин ё он навъ зарра меафканад. c 5 онmњаста 214 cм cc E 5 0 m0m 13H 24 He 3 01n 4 2 1H 1 210 cм 6C 5 , 6 0 E кўчиш. Ќоидаи Табдилоти њастањо тобеи ќоидаи кўчиш m c 2 3 4 1 1 H ном m , 0 0 m5 0 c 2 He 0 n H 21 H 2 He14 20 n 3 1 H 2 1 4 1 0 cм 2 E m0c ки онро бори нахуст ќоидаест, баён кардааст: дарHe α-коњиш 0n 0 m E1 H 4Соддї 1H 6C 14 2 1 0 2њаста D 14 0 m , r . C m барќаи ба ќадри 2е ва массааш ба ќадри таќрибан чањор 0 6 0 m 6 C22 14 m , me mc2m C E 4 0 , воњиди 4 6 2 масса кам дар 2натиља унсури мањсул 0 D m 1 20атомии , 2 r0 мешавад .E –4 E 2 2 0 4 m 2 2 1 c 2 D 0 m ду хона сўйи ибтидои љадвали даврї мекўчад. Ин нуктаро ба во0 r . me 1 2 2 D hv E E E 0 r . 4 2 e p 1 kn k0 n 0 7 c 2 m me c D 2 m r . me ифода0 кардан2 мумкин аст: ситаи рамзњо чунин 2 m 23 m me 10 c2 hv p M kn E Mk 4 En 4 m 2 0 1e Y He 2 e kλm0 hvkn E2 k En Z X Z 22hv 0cp e kn2 Ek E3n 2e. m 3 34Ek 4En p 1 љо рамзњои e M hvkn M 2 134 3ишорат маъмулии шудааст: 2 HeMкимиёї c 2 2 унсур 1 бо Z1 X Z 2Y M 4 12 2 p Ин 2 e . M M 4 4 H 1 X Z шохис Y 1 2 He2(индекс)-и c c F 1 1 Z 2 дар тарафи чапи рамзи унсур дар шакли X Y He 1 e. поёнї Z 2 2 M 2Z 2 MZ e42.Y 24He 3mv1 evB pбарќаи t њаста X c Z 1 3 – массаи сабт мешаваду дар шакли шохиси болої 4 c 2 e. 31 F p 1 1H 1 2 He 2 3 2 H атомї. Чунончи, дорад. Барои (њастаи mv α-зарра evB HF t c њидроген1 рамзи F p 2 t m 1 12 2ва n p e1 mv v2 evB H 1 mc 1 0 ишорати 24M Eатоми Mmv шудааст 0 evB Fњелий) ќабул ѓ. He 1X 1 1 e 2 2 Z Z21Y4He mv 2 evB t Дар m1240He c 2 2 меафканад – дар натиља бета-коњиш њаста электрон 2 2 4 2 2 n p e v барќаи 2 mc M He M 0 m c 2 2 0 sin α mE0c 2 1 22 X Y e 0 њаста якEвоњид меафзояд, вале массааш ќариб бетаѓйир 2 n мемонад: p e v c 2 M Z e Zn 1 1 e M v 0 Mmc M p n mcc 0 m c X Y e 1 2 Z Z 1 1n p e v Y 1e M E 2 mc 22 1 Z X0 M 0 sinαβ 2 Z 1 sin 2 1 0 Z X Z 1Y 1 e c E m c 1 0 2 0 2e n sin α 0sin α c1 c Ин2 љо 01eишорати sinsin β αn медињад, 2 электрон аст: нишон 1 e шохиси «0» n 1 1 0 c E0 m0c sin β аст. e як воњиди n масса ночиз sin β атомии 2 ки массаи назар1ба 2 E0 электрон m0c 2 cm sin β 0c 2 Баъди унсур як хона сўйи поёни љадвали даврии унсурњо E c 0 m0β-коњиш мекўчад. Дар афканиши гамма-квант барќаи њаста таѓйир намеёбад; массаи њаста низ дар ин маврид хеле кам таѓйир меёбад. Ќоидањои кўчиш нишон медињанд, ки дар коњиши радиоактивї барќа ба дурустї бобаќо аст ва массаи атомии нисбии њаста таќ­ ри­бан баќо дорад. Њастањои нави дар натиљаи коњиши радиоактивї пайдошуда (дар навбати худ) низ радиоактив буда метавонанд. * * * Дар коњиши радиоактивї табдили њастањои атомї рўй медињад. 292 коњиши радиоактивї кадом ќонунњои ба шумо маълуми баќо ? 1. Дар риоя мешаванд? 2. (Иловаи тарљумон). Дар сурати аз њастаи атом хориљ гардидани электрон барќаи њаста як воњид зиёд мешавад. Шумо инро чї шарњ медињед? §79. Ќонуни коњиши радиоактивї. Даври нимкоњиш Падидаи коњиши радиоактивї тобеи ќонуни оморї (ќонуни ста­тистикї) мебошад. Резерфорд табдилоти њастањои радиоактивро тањќиќ карда, бо роњи таљрибавї дарёфт, ки фаъолияти он моддањо бо мурури замон таѓйир меёбад. (Аз ин хусус дар банди пешина сухан рафт). Чунончи, фаъолияти радон пас аз 1 даќ аллакай ду бор кам мешавад1. Фаъолияти уран, торий ва радий ворї унсурњои радиоактив низ бо мурури замон мекоњад (кам мешавад), аммо ин коњиш баѓоят оњиста аст. Барои њар як моддаи радиоактив фосилаи муайяни ваќте вуљуд дорад, ки дар он фаъолият ду бор кам мешавад. Ин фосила даври нимкоњиш ном гирифтааст. Даври нимкоњиш Т фосилаи ваќтест, ки дар тўли он нисфи адади мављудаи атомњои радиоактив мекоњад. Дарвоќеъ, фаъолияти манбаъро дар натиљаи ду таќсими баробар кардани он њам ду бор кам кардан мумкин аст. Коњиши фаъолият, яъне кам шудани адади коњишњо дар во­ њиди ваќт барои яке аз модда­њои радиоактив дар рас.180 тасвир ёфтааст. Даври нимкоњиши ин модда 5 шабонарўз аст. Акнун бубинем, ки ќонуни коњиши радиоактивиро чї тавр Рас. 180 ифода кардан мумкин аст. Бигзор, 1. Аслан ин љо гап на дар бораи худи радон, балки дар бораи торон ном изотопи он меравад, ки ишорати 220Rn дорад ва даври нимкоњишаш ќариб 1 даќ (55,6 с) аст. (С.Ќ.). 293 адади атомњои радиоактив дар лањзаи аввали ваќт (t = 0) N0 бошад. Он гоњ, пас аз муддати баробар ба як даври нимкоњиш ин адад баробари N0/2 мешавад. Пас аз як даври дигар ин адад баробари 1 N0 N0 N 0 2 2 2 4 2 1 N0 N0 N 0 mv2c vб Nпас аз n даври нимкоњиш ин муддати t=nT, яъне c мешавад.vcПас eU vбаз б 21NN 2 01мемонад: 4 0 2N220 c c миќдор 2 N 2 атоми радиоактив боќї c m 2 2 022 n 4 2 2 c meU 2 б m 1 c c 2 eU б c hv A c c N Nt0 1n 2 2 c2 ccc c 2 N NN 02NT 0. 22 n m c F 2 ё ин ки азбаски аст, пас hv A A n=t/T t m2 2 238 c Tt hv A v U N N 2 υ min 92 0 . 2 h T F N N (10.1) υ 0 2 . A t F 238 1 N N N τ 1,4T v v v U 0 1 h c б min аст A Њамин ифодаи риёзии 92 t 0 Аз 20 238 ќонуни коњиши радиоактивї. h 2v U min 92 то ин ё он лањза нокоњидаи 2 2 радио4 2 14 рўйи инc 2ифода hадади атомњои π 2 F7 7 N τ 1,4T m активро муайян мекунанд. h c τ 1,4T eU б F ch c 14 1 14c4 асосиест, 217 1 ки суръатиN коњиши Даври нимкоњиш бузургии hv 2 N 0 n ра2 π N 7 c c 714 7N 2 He 8 O 1 H m 2 кам υ диоактивиро мекунад.7 NЊар ќадре ки даври нимкоњиш 2 c 212πифода m1 2 c υ 14 4 17 hv бошад, атомњо муддати њамон кўтоњтар hv A8O1 1 H мезиянд (нокоњида t N4 ќадр 714 24He12 m hv hv h 9 17 1 2 2 2 T Be He C n боќї мемонанд), яъне коњиш њамон ќадр зудтар рўй медињад. p mc N He O H 4 2 6 0 N N0 2 . m 7 2 8 1 m υc 2c F λ Даври m нимкоњиш барои моддањои радиоактиви гуногун ќиматњои c 2 0 A hv h 9 4 12 1 t c m0 2 238 Be He C n E 2 v hvМисол, h даври басе гуногун дорад. нимкоњиши U таќрибан 4 6 0 урани б2min m9 p mc Be2 24ки Heфаъолияти h126C 01n уран92 солњои сол 1 λ2.2 λ M 49аст, p аст. mc Мањз c њамин 4,5·10 сол c 12n c 2 c λ 2 p 2F мемонад. τ 1,4T E nc ќариб бетаѓйир радий 226 Ra назар ба 7 Даври 4 бh 4 1M нимкоњиши tm 2 m 2 Li H He He E 2 3 1 2 2 б уран хелеmкам – њамагї 1600сол c 22 πЊамин аст, ки14радий назар M аст. hv 2A 7 N Унсурњои 10 5 c ба њамон миќдори уран фаъолияти дорад. pm υ 7 1 4 27 1 24 4хеле 4 зиёд 2 2 2 Li H 2 4He n1 нимкоњиши 24He 13 Al3 1 Na 2 He 7 0ки 1даври радиоактиве низmмављуданд, 0,999 999 99944. 14миллионяки 4 17 1 hv υ hv A m 2 3 Li m 1 H 2 He 2 He 7 N 2 He 8 O 1 H сония ё камтар аз он мезиянд. A 2 2 27 1 7 4 4He c241 Na 011n24 He муайян v vhv A 2формулаи 271Al H(10.1) 2 0,999 999 99944. 3 Li13 Бароиminазmрўйи 242 He 2 4кардани даври ним­ 0 h 2 Heh 9 4 12 1 13 Al 0 n 1 Nahv 0,999 999коњиш 99944.mадади 2A ибтидоии атомњои N -ро дониста, адади атомњои 2 p mc 7 1 4 4 0 4 Be 2 He 6 C 0 n 235 v v 2 Li H He He min A ин92ёUон kλ 37 фосилаи 1 2 ваќти 1v ωбарои c2 tλёфтан мебояд. m E vhv нокоњида N-ро 2h Li 11H 24 He 24He min c 3 20 Худи ќонуни коњиши радиоактивї басе сода аст. Вале маънои h E 2 cm0 2 235 M 2б ин U mнест. hонро 238 239 0 Дарвоќеъ, мувофиќи 2 d 2 физикии E hv ω 92 фањм кардан осон 2 235 U 9293UNp2 1 e v . c 1 (hk2 ) , hv яке ωаз 92фосилањои ќонун1дар ваќт њамон як њиссаи атомњои 2Eπ 2њар 1 c 2 2 7 1 239 0 2 c h муддати як238 H 24 He 24He c мављуда(дар даври нимкоњиш нисфи атомњо) 3 Li 1 мекоњад. m U Np e v . 239 238 0 10 92 239 hv 93 A h h 239 d 2 Np 22 π замон U 94Pu 1v2eтаѓйир v . намеёбад. суръати коњиш p мурури 93 Np 1 eњељ 92 93 F(hk ) . Пас, бо 27 2 π λ 01n 241раNa 24He 2 Атомњои радиоактив «пир» намешаванд. Масалан, атомњои 13 Al 1 2h 0,999 999 F 23999944. 239 0 Np 239 Pu 10чї eAдар v лањзаи пайдоиши 239 p коњиши c h 93 94меоянд, дон, ки аз радий239 ба вуљуд 2 Pu q q 7 1 4 4 94 m c Np Pu e v v94 vmin 1 93 Fmax p λ α 2 3 Li 1 H 2 He 2 He 2hk d0 294 h λ 4m 00 R 239 2 2 p Pu qα q 94 235 2 1 m20 c 239 2 Fmax q q 2 22h d . c(d22 dc1m) PuE hv ω 92 U k 94 c αER 0 2 4 E E E 1 F k n2 0 k n c 2 max 2 v kn 1 h c4 0hR h h 238 hk d 1 c2 U 239Np 0e v . E E E E vc vб худ ва чї баъди 10 даќиќаи тавлиди худ имкони якхелаи коњиш ёфтан доранд. Коњиши њар як њаста – ин, содатар гўем, на «марг аз пирї», балки «фалокати ногањониест» дар «њаёти» он. Мафњуми синн барои атомњо (сањењтар гўем, барои њастањо)-и радиоактив маънї надорад. Барои онњо танњо умри миёнаи атомњои радиоактив τ маънои равшан дорад. Муддати мављудияти атомњои алоњида аз њиссањои сония то миллиардњо сол буда метавонад. Масалан, атоми уран метавонад, ки миллиардњо сол ќарор хобида, ногањон битаркад, бо вуљуде, ки атомњои њамсояњои он метавонанд, ки миллиардњо соли дигар ќарор бихобанд. Умри миёна τ – ин ќимати миёнаи арифметикї (њисобї), умри адади ба ќадри кофї зиёди њамон як навъи атомњост ва бо даври нимкоњиш Т чунин алоќаманд аст: (10.2) τ ≈ 1,4T. Лањзаи коњиши атоми алоњидаро пешгўї кардан имконнопазир аст. Танњо дар бораи умри миёнаи атомњои таркиби маљмўи сератом сухан рондан маънии муайян дорад. Ќонуни коњиши радиоактивї адади атомњои мањз ба њисоби миёна дар ин ё он фосилаи ваќт коњандаро муайян мекунад. Вале майл аз ќимати миёна ба ин ё он дараља њамеша вуљуд дорад ва њар ќадре ки адади атомњои маљмўъ (чунончи, адади атомњои радиоактиви манбаъ) кам бошад, ин майл њамон ќадр зиёд хоњад буд. Ќонуни коњиши радиоактивї ќонуни оморї (ќонуни статистикї) мебошад1. * * * Дар бораи ќонуни коњиши радиоактивии адади ками атомњо ба таври муайян муњокима рондан бењуда аст, зеро ин ќонун танњо барои маљмўи иборат аз адади зиёди атомњои тањќиќшаванда риоя мешавад. ? 1. Њисобгирак бета-заррањои манбаи радиоактиви камфаъолият­ ро сабт мекунад. Оё фосилањои байни импулсњои сабткардаи њисобгирак баробар меоянд? 2. (Иловаи тарљумон). Мо гуфтем, ки атомњои радиоактив «пир» намешаванд. Ин чї маънї дорад? 1. Яъне танњо барои адади зиёди атомњои радиоактив риоя мешавад (С.Ќ.). 295 §80. Изотопњо Омўзиши падидаи радиоактивият кашфиёти муњимеро боис гардид, ки он бо табиати њастањои атомї алоќаманд аст. Чунонки аз мушоњидаи адади зиёди табдилоти радиоактивї оњиста-оњиста равшан гашт, моддањое мављуданд, ки бо вуљуди хосиятњои кимиёии комилан якхела доштан соњиби хосиятњои ба куллї гуногуни радиоактивианд (яъне бо тарзњои гуногун коњиш меёбанд). Онњоро бо њама усулњои мављудаи кимиёї људо кардан муяссар нагардид. Дар њамин замина с.1911 Соддї тахмин кард, ки атомњои аз љињати кимиёї њамхосият, вале аз љињати дигар (масалан) аз љињати радиоактивият гуногунхосият мављуданд – ин унсурњоро дар њамон як хонаи љадвали даврии Менделеев љой додан мебояд. Соддї онњоро изотоп номид (аз юн. isos – баробар, монанд ва topos – љой, яъне унсурњое, ки њамон як љойро ишѓол мекунанд). Баъди як сол, ваќте ки Љ.Љ.Томсон массаи ионњои неонро бо усули дар майдонњои магнитї ва электрикї майл додани онњо чен кард, гуфтаи Соддї ба куллї тасдиќ гашт ва шарњ ёфт. Ќисми зиёди онњо массаи атомии нисбии 20 ва ќисми хеле камашон массаи 22 доранд. Њамин аст, ки массаи атомии нисбии омехта 20,2 мешавад. Атомњои соњиби њамон як хосиятњои кимиёї дорои массаи гуногун буда метавонистанд. Табиист, ки њарду навъи неон дар љадвали Менделеев њамон як хонаро ишѓол мекунанд, яъне изотоп мебошанд. Њамин тариќ, изотопњо на танњо бо хосиятњои радиоактивї, балки бо массаи худ низ фарќ мекунанд. Зимнан, равшан гашт, ки мањз фарќи массањо муњим аст. Барќаи њастањои атомњои изотопњо, ки адади электронњои атомї ва аз ин рў хосиятњои кимиёии атомњоро ифода мекунанд, баробаранд. Вале массаи њастањои изотопњо аз якдигар фарќ доранд. Њастањо устувор њам буда метавонанду ноустувор њам. Тафовути хосиятњои радиоактивии изотопњо бо он алоќаманд аст, ки њастањои онњо массаи гуногун доранд. Њоло собит шудааст, ки њама унсурњо изотоп доранд. Аммо на њама унсурњо изотопи устувор доранд. Баъзеи онњо танњо изотопњои нопойдор (яъне изотопњои радиоактив) доранд. Вазнинтарин унсури табиї – уран њам чанд изотоп дораду (массаи 296 атомии нисбиашон 238, 235, 234) сабуктарин унсур – њидроген њам (масаи атомии нисбиашон 1, 2, 3). Изотопњои њидроген шоёни таваљљуњанд, зеро массаи онњо аз якдигар ду ё се бор фарќ мекунанд. Изотопи массаи атомии нисбиаш 2 дейтерий ном гирифтааст. Дейтерий устувор аст (яъне радиоактив нест). Миќдори он дар омехтаи изотопњои њидроген басе кам – њамагї 1:4500 мебошад. Дар натиљаи бо оксиген омезиш ёфтани дейтерий оби вазнин ном обе њосил мешавад, ки хосиятњои физикии он аз хосиятњои оби муќаррарї фарќи намоён доранд. Дар фишори атмосферии муътадил ин об дар њарорати 101,2°С мељўшаду дар њарорати 3,8°С ях мебандад. Изотопи дигари њидрогенро, ки массаи атомии нисбиаш 3 аст, тритий мегўянд. Ин изотоп бета-радиоактив мебошад (яъне электрон меафканад) ва даври нимкоњиши таќрибан 12,3 сол дорад. Мављудияти изотопњо нишон медињад, ки барќаи њастаи атом на њама хосиятњои он, балки танњо хосиятњои кимиёї ва њамон хосиятњои физикии атомро таъйин мекунад, ки онњо (чунончи, андозањои атом) ба сарњадди ќишри электронї вобастаанд. Вале ќимати сањењи масса ва хосиятњои радиоактивии атомро аз рўйи раќами тартибии он (дар љадвали унсурњо) муайян кардан муњол аст. Даќиќкорона чен кардани массаи атомии изотопњо нишон дод, ки массаи атомии нисбии изотопњо ба ададњои том наздиканд. Аммо массаи атомии унсурњои кимиёї дар баъзе мавридњо аз ададњои том хеле фарќ мекунанд. Чунончи, массаи атомии хлор 35,5 аст. Ин он гуна маънї дорад, ки дар њолати табиї моддаи (аз љињати кимиёї) пок иборат аз омехтаи изотопњоест, ки њиссаи онњо дар офариниши масса гуногун мебошад. Ба адади том наздикї доштани массаи атомии нисбии изотопњо барои равшан кардани сохти њастаи атом басе муњим буд. * * * Њама унсурњои кимиёї изотоп доранд. Њастањои атомии изо­ топњо барќаи якхела, вале массаи гуногун доранд. ? 1. (Иловаи тарљумон). Изотопњои њидроген аз якдигар бо кадом љињати худ фарќ мекунанд? 2. Оё барий, ки массаи атомии нисбиаш 137,34 аст, изотоп дорад? 297 §81. Кашфи нейтрон Дар роњи инкишофи физикаи њастаи атом кашфи нейтрон (с. 1932) оѓози марњалаи муњиме буд. 1 N0 vc vб N0 N0 атомї. Табдили сунъии њастањои Њастаи атомро ба таври 2 2 4 22 2 mсунъї бори нахуст с.1919 Э.Резерфорд табдил додааст. Ин акнун c eUтасодуфї кашфи набуд. 1 б c 2 N атом N 0 манзума Азбаски њастаи (система)-и басе пойдор мебоc 2n 2 шад ваmазбаски на њароратњои баланду на фишорњои баланд ва на hvмайдонњои A t электрикиву магнитї ба љараёни табдили унсурњо ва 2 T N N 2 . 0 ба суръати коњиши радиоактивї асаре надоранд, Резерфорд пай A тавонист, ки бурда 238 барои хароб кардан ё табдил додани њаста vmin v v 92 U аст. 1N N N0 энергияи Он бењтарин α-заррањое 0 ваќтњо hc бзиёде зарур 0 воситаи 2 буданд, ки дар натиљаи коњиши радиоактивї ба вуљуд меомаданд. 2 2 4 2 τ 1,4T 2 h m Нахустин њастае, ки ба таври сунъї табдил дода шуд, њастаи c eU б 14 1 2π 2 нитроген 7 N буд. c cатоми нитрогенро бо α-зарра­њои N Резерфорд N0 n c афкандаи радий алфаборон 2 карда, ошкор сохт, ки дар нати­љаи 2 14 4 17 1 hv m N He O H ба вуљуд меоянд. 7 њидроген 2 8 – протонњо 1t m ин њастањои hv A атоми c 2Дар таљрибањои 2 T нахустин протонњо бо усули шараршуморї N N0 2 . F (усули синтиллатсияњо) hv A h 9 4 ба њисоб 12 1гирифта мешуданд. Бинобар ин Be 2 He p санљишњо mcv чандон4 сањењ 238 6 C 0 n набуданд. Аммо баъди чанд сол табдили min c 92 U λ нитроген h дар камераи Вилсон мушоњида карда шуд. Њастањои Eб 1,4T 2 mнитроген α-зарраи 50 000-уми афкандаи манбаи Mњар τяк h таќрибан 2 c (ки дар даруни камера љой дошт) фурў бурда, ба 2радиоактивро 14 2π 7 1 меёфтанд: 4 7N 4 њастаи оксиген табдил 2 Li H He 3 1 2 2 He m hv A hv 14 N 2424He 4178 O 11H . m 22 27 17 13 Al 0 n 1 Na 2 He 99 99944. Дар cрас.181 яке аз фотосуратњои ин рўйдодњо тасвир ёфтааст. A hv h 9 душохагие Дар тарафи чапи сурат ба 1назар мерасад, ки шохаи 4 4He 4 12 C 2 v vminp mc 37Li 11H4 Be He 2 2 He 6 0 n 2 ѓафси он h хосиcњастаи λ оксиген асту шохаи борикаш – хоси протон. 2 РаддE(пай, из)-и алфа-заррањои дигаре, 235 б E hvm2ω 92 U Mкидар 2 расм падид омадаанд, ростхатc таанд, зеро онњо бо њастањои нитроген 2 h 238 239 0 4 7 2 барнахўрдаанд. Np 11 H Hev. 24He 3 Li 92 U 93 1 e2 m 2π hv A Бо таъсири α-заррањо табдил ёфтани h 999 999 99944. p λ 2 2 2 v kn 1 24 4 њастањои фтор, натрий, алумин ва ѓ.-ро A 7 њамаи 4 њастањо 4 бо таъсири α-заррањо Li 1H ин 2 He 2 He h 239 Pu 3 1 Рас.181. v vmin 298 Fmax 2 2 27 13 Al 0 n0 1 Na 2 He Np 239 1 e v дигар ошкор кардаанд. Аз 94 Pu муњаќќиќони 239 93 qα q 2 ω E4 hv 0R 94 235 92 U Ek Ehn Ek En 238U 239Np 0 e v . 1 92 93 h 2π h h протон хориљ мегардад. Вале њастањои вазнин (њастањои охири љадвали унсурњо) бо таъсири α-заррањо табдил намеёфтанд. Равшан буд, ки барќаи бузурги онњо α-заррањои истифодашавандаро ба њаста наздик шудан намемонд. Кашфи нейтрон. Соли 1932 дар таърихи физикаи њастаи атом воќеаи басе муњим ба вуќўъ пайваст – он сол Љ.Чэдвик (њамкори Резерфорд) заррае кашф кард, ки он нейтрон ном гирифт. Дар сурати алфаборон кардани бериллий протон ба вуљуд намеомад. Вале дар ин маврид тобише мушоњида мешуд, ки ќобилияти зиёди нуфуз дошт ва аз вараќањои сурбии ѓафсиашон 10-20 см гузашта метавонист. Гумон рафт, ки ин тобиш гўё гаммаквантњои баландэнергия бошанд. Ирен Жолио-Кйурї (духтари Мария ва Пйер Кйурї) ва њамсари ў Фредерик Жолио-Кйурї ошкор карданд), ки агар дар роњи тобиши бериллий лавњаи парафинї гузошта шавад, ќобилияти ионофарии он нурњо якбора меафзояд. Онон дуруст тахмин карданд, ки тобиши бериллийї аз парафин (ки моддаи серњидроген аст) протонњоро зада мебаранд. Жолио-Кйурињо ба воситаи камераи Вилсон (тарњи таљриба дар рас.182 омадааст) ин протонњоро ошкор сохта, аз рўйи дарозии дави онњо энергияашонро бањодод карданд. Агар гўем, ки протонњо дар натиљаи ба онњо задани гамма-квантњо шитоб гирифтаанд, пас, энергияи ин квантњо мебоист басе зиёд – ќариб 55 МэВ (миллион электронволт) заррањо мебуд. Њамон с.1932 Чэдвик дар камераи Вилсон радд (пай)-и њастањои бо зар­ рањои бериллийї бархўрдаи нитрогенро мушоњида кард. Аз рўйи бањододи ў энергияи гаммакванте, ки њастаи нитрогенро сур­ъати мутобиќ ба суръати мушоњидашуда ме­ бах­шад, бояд камаш 90 МэВ бошад. Мушоњидаи њастањои аќибрафтаи аргон протонњо дар њамон гуна шароит раќами боз њам зиёдтар – 150 МэВ дод. Њамин тариќ, муњаќќиќон пайдоиши ин њастањоро натиљаи бархўрди онњо Kамераи Вилсон ва заррањои мањрум аз массаи оромиш Рас.182. (гамма-квантњо) пиндошта, ба мухоли299 фати ошкоро бархўрданд: тавре ба назар мерасид, ки гўё њамон як навъи гамма-квантњо дар њар маврид энергияи њархела дошта бошанд. Равшан гашт, ки тахмини муњаќќиќон дар бораи он ки гўё беррилий гамма-квант меафканда бошад, заминаи мантиќї надоN 0 киN 0бериллий N c vб рад.vЊамчунин равшан 1гашт, бо таъсири α-заррањо 20 2 2 4 2 1 N 0 ким-чї N 0 хел N заррањои вазнин меафканад, зеро протонњо ё њастањои m 2 20 ваeU аргон мањз дар натиљаи бо заррањои вазнин бархўрдан 2 c 2 нитроген 4 2 б 1 c c соњиби 2 энергияи зиёд гардида Азбаски ин заррањо N N 0 метавонанд. n c 2 1 ќобилияти баланди нуфуз доштанду газро бевосита ионида (иоN N0 n m 2 низатсия наметавонистанд, t хулоса гирифта шуд, ки онњо 2 hv Aкарда) T заррањои хунсо2 (яъне бебарќа) мебошанд. Ин фањмост, зеро агар N N 2 . 0 t F хунсо намебуданд, бо моддањо таъсири мутаќобили зўр меонњо N N 0 2 Tv. A 238 доштанд ва аз ин рў, энергияи худро басе зуд сарф мекарданд. min 92 U h 238 Зарраи нав нейтрон ном гирифт. Буди онро њанўз с. 1920 Ре92 U τ 1,4T зерфордhпешгўї карда буд. Массаи нейтронњоро аз рўйи энергия ва импулси бархўрда муайян кардаанд. Массаи τ 1,4T 2π њастањои бо147онњо N ин зарра назар ба массаи протон, ки 1836,1 me аст (me - массаи 14 электрон) m 4 17 e баромад. 1 7N hvандак зиёдтар14N– 1838,6 7 2 He 8 O 1 H m натиљаи 2 Дар дар њастаи бериллий фурў рафтани α-зарра во14 4 17 c 1 N He O H рўй медињад: 7 2куниши 8 зайл 1 hv h 9 4 12 1 p mc 4 Be 2 He 6 C 0 n c λ h 9 4 Ин126 C љо 01n рамзи нейтрон аст; массаи нисбии нейтрон таќрибан 2 4 Be 2 He Eб λ як воњиди он баробари сифр. m 2 атомии массаасту M барќаи 2 c Eб Нейтрон зарраи нопойдор аст: нейтрони озод (он ки аз њастаи 2 M атом 2 берун аст) бо даври 7 нимкоњиши 1 4 4 11,3 даќ мекоњад ва як проc 2 3 Li 1 H 2 He 2 He m тонуhv якэлектрону як нейтрино ном зарраи бемассаи оромиш ба A 7 1 24 He 24He 2 3 Li 1 H вуљуд меоварад. 27 1 24 4 13 Al 0 n 1 Na 2 He ,999 999 99944. 27 1 24 4 * * * 13 Al 0 n 1 Na 2 HeA 7 1 4 4 v vmin Li 3 барќа 1H 2 He 2 He Нейтрон зарраест, ки (бори электрикї, заряди электрикї) h 7 4 Li 11H 24 He Массаи He надорад. нейтрон назар ба массаи протон ба ќадри 2,5 3 2 235 2 E электрон hv ω афзунтар 92 Uаст. Ин зарра нопойдор мебошад ва бо массаи 235 2 92 U даври нимкоњиши таќрибан 11,3 даќ мекоњад. 2 h 238 239 0 92 U 93 Np 1 e v . 0π 1. 2Чарост, ки нейтрон дар натиљаи бархўрди ростакї бо протон 238 92 U 239 93 Np энергияи 1 e v . худро битамом ба он медињаду дар бархўрд бо њастаи ? p нитроген h Npќисми онро? Pu e v – танњо 239 93 239 94 0 1 0λ 2. (Иловаи тарљумон). Нейтрон чї тавр кашф шудааст? Np 239 94 Pu 1 e v 239 93 m0c 2 2 1 300 239 294 Pu c2 Fmax v qα q 4 0 R 239 94 2 Ek En Ek En Pu §82. Сохти њастаи атом. Ќуввањои њастаї Дафъатан пас аз кашфи нейтрон олими рус Д.Иваненко ва олими олмонї В.Њайзенберг бехабар аз якдигар модели протонї-нейтронии њастањои атомиро пешнињод карданд, ки он дар тадќиќоти оян­ даи табдилоти њастаї тасдиќ гардид ва њоло љойи шакку шубња надорад. Модели протонї-нейтронии њастаи атом. Мувофиќи модели протонї-нейтронї њаста аз ду навъ зарра – аз протонњо ва нейтронњо таркиб меёбад. Адади протонњои таркиби њаста ба адади электронњои ќишри электронии атом баробар аст, зеро атом љамъан хунсо (яъне сифрїбарќа) мебошад. Пас, адади протонњои њаста ба раќами атомии унсури кимиёї (дар љадвали Менделеев) Z баробар аст. Љамъи адади протонњои њаста Z ва нейтронњои он N, яъне Z+N=A (10.3) адади массавї (яъне адади љирмї) ном гирифтааст. Азбаски массаи протон ба массаи нейтрон наздик аст ва њар яки онњо таќрибан баробари як воњиди атомии масса мебошад, пас, адади массавї ба массаи атомии нисбии то адади том яклухтшудаи унсур баробар меояд (массаи электронњои таркиби атомро дар ин муќоиса ба эътибор нагирифтан мумкин аст, зеро он назар ба массаи њаста њазорњо бор кам аст). Барои муайян кардани ададњои массавї асбобњои массасанљии махсусе истифода мешаванд, ки сањењияти баланд доштани онњо њатмї нест. Изотопњо гуфта њастањоеро мефањманд, ки миќдори протон­ њошон Z баробар асту миќдори нейтронњошон N (ё адади массавиашон А) гуногун. Ќуввањои њастаї. Азбаски њастањо басе пойдоранд, пас, про­ тонњову нейтронњо андаруни њаста бояд бо ќуввањои пурзўр ало­ ќаманд бошанд. Чигунаанд ин ќуввањо? Пешакї метавон гуфт, ки ќуввањои њастаї ќуввањои љозиба нестанд (ќуввањои љозиба баѓоят сустанд). Ин ќуввањо ќуввањои электромагнитї низ нестанд, зеро онњо дар байни заррањои њам­ барќа – протонњо њам вуљуд доранду дар байни заррањои аз љињати электрикї хунсо – нейтронњо њам. 301 Пас, дар байни заррањои дарунињастаї – протонњову нейтронњо (онњоро нуклон низ мегўянд) ќуввањои махсус амал мекунанд. Номи онњо худбахуд ёфт шуд – ќуввањои њастаї. Хуб, хосиятњои асосии ќуввањои њастаї чигунаанд? Ќуввањои њастаї назар ба ќуввањои электрикї (ё худ ќувва­њои кулонї) таќрибан сад бор ќавитаранд. Ва умуман, онњо пурзўр­ тарин ќуввањои табиатанд. Њамин аст, ки таъсироти мутаќобили заррањои њастаиро таъсироти мутаќобили зўр меноманд. Таъсироти мутаќобили зўр бо таъсироти мутаќобили нуклон­ њои таркиби њаста мањдуд намешавад. Ин навъи махсуси таъсироти мутаќобил аст ва дар баробари таъсироти мутаќобили электро­ магнитї бисёр заррањои бунёдиро хос мебошад. Хосияти дигари муњими ќуввањои њастаї ин аст, ки онњо кў­ тоњ­таъсиранд. Ќуввањои электромагнитї бо афзоиши масофа нисбатан оњиста кам мешаванд ва доираи зуњуроти онњо номањдуд мебошад, њол он ки ќуввањои њастаї (чунонки њанўз аз таљрибањои Резерфорд рўшан буд – ниг. §72) танњо дар масофањои њамчени андозаи њаста, яъне дар масофањои 10–12−10–13 см зоњир мегарданд. Њаста, маљозан гўем, «пањлавонест баѓоят кўтоњдаст». Назарияи миќдории ќуввањои њастаї њанўз чандон мукаммал нест. Бисёр љињатњои сохтмони ин назария дар њамин 10–15 соли охир равшан гаштааст. * * * Њастањои атомї аз протонњо ва нейтронњо таркиб ёфта­ анд. Ин заррањо дар њаста бо ќуввањои ќавитарини табиат – бо ќуввањои њастаї нигањдорї мешаванд. 1. (Иловаи тарљумон). Кўтоњтаъсир будани ќуввањои њастаї зуњуроти чист? ? 2. Шумо боз чї гуна хосиятњои асосии ќуввањои њастаиро медонед? 3. (Иловаи тарљумон). Оё мављудияти дейтрон (њастаи атоми дейтерий) бурњони ќотее буда метавонад, ки дараљаи зўрии ќуввањои њастаї ба барќаи нуклонњои мутаќобилтаъсиркунанда вобастагї надоранд? 302 §83. Энергияи бандиши њастањои атомї Мафњуми энергияи бандиши њаста дар саросари физикаи њаста маќоми баѓоят муњим дорад. Энергияи бандиш шарњи пойдории њастањоро осон мегардонад, имкон медињад, ки сабаби хориљ гар­ дидани энергияи дохилињастаї ба хубї дарк шавад. Нуклонњоро андаруни њаста ќуввањои тавонои њастаї нигоњ медоранд. Барои аз њаста кандани нуклон (протон ё нейтрон) кори зиёде иљро кардан, яъне ба њаста энергияи зиёде додан мебояд. Энергияи бандиши њаста гуфта энергияеро фањмидан мебояд, ки барои ба нуклонњои алоњида таљзия (љузъ-љузъ) кардани њаста зарур аст. Дар заминаи ќонуни баќои энергия инчунин метавон гуфт, ки энергияи бандиш ба энергияе баробар мебошад, ки дар натиљаи аз нуклонњои алоњида таркиб ёфтани њаста хориљ мегардад. Энергияи бандиши њастањо басе бузург аст. Хуб, онро чї тавр муайян кардан мумкин аст? Дар замони њозира, ки назарияи миќдории ќуввањои њастаї мукаммал нест, ба таври назарї њисоб кардани энергияи бандиш (мисли он ки энергияи бандиши электронњову њаста ёфта мешавад) бас душвор аст. Бо вуљуди ин, њисобњои таќрибї имконпазиранд, ба шарте ки массаи њаста камубеш даќиќ муайян бошад. Он гоњ дар сурати истифода кардани таносуби эйнштейнии байни масса ва энергия, яъне (10.4) E = mc2 энергияи бандиши њар гуна њастаро ёфтан (ба маънои бањодод кардан) имконпазир ва осон аст. Даќиќтарин санљишњои массаи њастањо нишон медињад, ки массаи оромиши њаста Мњ назар ба љамъи массањои оромиши протонњову нейтронњои таркибдињандаи он њамеша кам аст: Мњ<Zmp+Nmn. (10.5) Дар ин маврид, чунонки мегўянд, камомади масса вуљуд дорад: фарќи массањои ∆М = Zmp+Nmn–Mњ мусбат мебошад. Аз љумла барои њелий 4Не массаи њаста назар ба массаи ду протону ду нейт­рон ба ќадри 0,75% кам аст. Пас, барои як мол њелий ∆М = 0,03 г хоњад буд. Кам шудани масса гоњи аз протонњову нейтронњо ташкил ёфтани њаста он гуна маънї дорад, ки дар ин маврид энергияи ин 303 c c2 υ F t m hv A 2 2 2n t T N N0 2 . A 238 vminнуклонњо манзумаи ба ќадри энергияи бандиш Еб кам мешавад, 92 U h яъне: τ 21,4T Еб = ∆Мс = (Zmp+Nmn–Mњ)с2 (10.6) h хоњад буд. Аммо энергияи14Еб ё массаи ∆М дар ин сурат куљо 2π 7N мешаванд? Дар мавриди аз нуклонњо ташкил њаста ба сабаби 14 4 17 ёфтани 1 hv 7 N 2 He 8 O 1 H m масофањои танњо дар кўтоњ вуљуд доштани ќуввањои њастаї c2 ин заррањо бо шитоби хеле зиёд сўйи якдигар меоянд. Гаммаhv h хориљшаванда 9 4 12 1 квантњоиp дар соњиби энергияи мањз Еб mcин маврид 4 Be 2 He 6 C 0 n c мешаванд: λ ва ин миќдор масса F υ m0 2 c2 1 N N0 c E m 2 M 2б . c 2 Дар бораи он ки энергияи бандиш бузург аст, мисоли 7 1 4 баѓоят 4 3 Li 1 H 2 He 2 He m 2 аз ташаккули зайл шањодат медињад: 4 гњелий он ќадр энергия hv A људо мешавад, ки њангоми сўхтани 1,5–2 вагон ангиштсанг хориљ 2 27 1 24 4 Al n Na He 13 0 1 2 0,999 999мегардад. 99944. Маълумоти басе бораи хосиятњои њастањо аз тањќи­ A муњим дар 7 1 4 v vminэнергияи H He 24He энергияи бандиши ќи вобастагии бандиши ё, 3 Li 1хос 2хубтараш, h m0 хос 2 1 2 c F m0c 2 2 c h 2π 238 92 p h λ 239 93 Fmax 2 1 2 c v kn E c2 235 92 E hv ω 0 U 239 93 Np 1 e v . 0 Np 239 94 Pu 1 e v qα q 4 0 R 239 94 Ek En Ek En h h h 2 2 c m0 1 2 c2 2 1 Њастањои сабук 2 , 304 Pu 2 m0 c 2 m0 U H 13H 24 He 01n 14 6 C 4 0 r0 . me2 E DРас.183. hvkn Ek En 2 e 3 1 M Z X MZ 42Y 24He m Њастањои вазнин вежа (энергияи бандише, ки ба сари як зарраи њастаї рост меояд) ба адади массавї А ба даст меояд. Онро бо роњи таљрибавї муайян мекунанд. Аз рас.183 ба хубї аён аст, ки сарфи назар аз њастањои сабуктарин энергияи бандиши хос барои аксари кулли њастањо таќрибан доимї ва баробари 8 МэВ/нуклон мебошад. Ин аз энергияи бандиши электрону њастаи њидроген, ки ба энергияи иониш (ионизатсия) баробар аст, ќариб миллион бор зиёд аст. Хатти каљи дар ин расм тасвиршуда дар соњаи ададњои массавии А = 50–60, яъне дар соњаи оњан ва унсурњои ба он наздик максимуми норавшане дорад. Энергияи бандиши хоси баъзе њастањои ин соња ба 8,5–8,6 МэВ/нуклон мерасад. Њастањои атомњои ин соња пойдортаринанд. Энергияи бандиши хоси як нуклони њастањои вазнин бо зиёд шудани адади нуклонњо А аз он сабаб кам мешавад, ки баробари зиёд шудани адади нуклонњо адади протонњои њаста низ меафзояд – дар натиља ќуввањои телахўрди кулонии байни протонњо афзуда, энергияи бандишро кам мекунанд, зеро ќуввањои кулонї зидди ќуввањои њастаї равонаанд ва њастаро майли пора кардан доранд. * * * Нуклонњо андаруни њастаи атом ба воситаи ќуввањои пурзўри њастаї алоќаманданд. Энергияи бандиши хоси як зарраи њастаиро аз рўйи камомади массаи њаста ёфтан мумкин аст. ? 1. Энергияи бандиши њаста чї гуна энергия аст? 2. Сабаб чист, ки њастаи мис пойдор асту њастаи уран – нопойдор? §84. Вокунишњои њастаї Њастањои атомї дар натиљаи таъсироти мутаќобил кардан табдил ёфта метавонанд. Дар ин гуна табдилот энергияи кинети­ кии заррањои вокунишкунанда кам ё зиёд шуда метавонад. Вокуниши њастаї гуфта таѓйиротеро мефањманд, ки дар таъсироти мутаќобили онњо бо заррањо ё бо њастањои дигар рўй ме­ ди­њад. Мисолњои вокунишњои њастаиро шумо дар §82 дида будед. 305 Вокунишњои њастаї он гоњ рўй медињанд, ки заррањо ба њаста хеле рафта, ба1доираи N 0 Nтаъсири N ќуввањои њастаї даромаvc наздик vб 0 барќаи 20 якхела аз њамдигар тела да тавонанд. Заррањои соњиби 2 2 4 2 мехўранд. Аз ин рў зарраи дорои барќаи мусбат ба њаста ё як њаста m 2 c eU дигар дар сурате наздик рафта метавонанд, ки ба онњо б 1 c c ба њастаи 2 NN 0 n энергияи кинетикии зиёде бахшида шуда бошад. Ин гуна энерги c 2 2 яро, масалан, ба протонњо ё заррањои дигар ё ба њастањои сабук m hv A t ба воситаи суръатфизоњои заррањои барќаманд бахшидан мумкин 2 N 0 2 T . заррањо назар ба истифодаи аст. Ин усули шитобNбахшидани A алфа-заррањои афкандаи 238 њастањои радиоактиви изотопњои табиї vmin 92 U пурсамартар аст. Дарвоќеъ, бо ёрии суръатфизоњо ин заррањоро h энергияе (таќрибан 10τ5 МэВ) 1,4Tбахшидан имконпазир аст, ки он назар ба hэнергияи алфа-заррањо (ба љавраш 9 МэВ) дањњо њазор бор 2π дигар ин ки147протонњоро зиёд аст; низ истифода кардан мумкин N аст (ин заррањо дар коњишњои радиоактивї зоњир намешаванд ва 14 4 hv барќаи протонњо 178 Oба 11H ѓайр назар барќаи алфа-заррањо ду бор 7 N 2 He m аз ин, 2 c пас, ќувваи телахўрди онњо аз њаста низ ду бор кам аст); кам аст; сеюм ин киhv ба воситаи заррањои назар ба њастаи h 9 суръатфизоњо 24He126зиёд C 01nбахшидан мумкин аст. p mc 4 Be њелий вазнинтарро низ энергияи c λ Воќеї гардондани нахустин вокуниши њастаї бо таъсири E m 2 протонњои шитобдодаи с.1932 муяссар гашт. Он Mбаландэнергия 2б c ваќт2њастаи литий ба ду α-зарра таљзия карда шуд: 7 1 4 4 (*) 3 Li 1 H 2 He 2 He . m 2 hvЧунонки A ин24 заррањо (дар камераи Вилсон) 2 аз фотосурати 27 1 4 Al n Na He 13 0 аён1 аст 2(рас.184), њастањои њелий 99 999 99944. мувофиќи ќонуни баќои импулс аз A 7 1 4 v vmin Li H 24хатти He рост муќобили якдигар рўйи як 3 1 2 He h мељањанд (импул­си протон назар ба 235 импулси α-заррањои тавлидшаванE hv ω 92 U да хеле хурд аст ва дар расм «радди h Рас.184. 238 239по»-и протонњо 0 зоњир нагардидааст). 92 U 93 Np 1 e v . 2π Њосили энергии вокунишњои њастаї. Дар вокуниши њастаии (*) энергияи кинетикии њастањои дар ин маврид пайдошудаи њелий 239 h Np 239 10e vба њастаи литий зананда назар протони p ба энергияи93кинетикии 94 Pu λ 7,3 МэВ зиёд аст. Гоњи табдил ёфтани њастањо энергияи ба ќадри 239 бандиш) таѓйир меёбад. Дар вокуниши дохилии онњо (энергияи qα q 94 Pu m0c 2 мисолшуда энергияи бандиши хоси нуклонњо дар њастаи њелий наFmax 2 2 4 R зар ба њастаи0 литий зиёд аст. Бинобар ин ќисми энергияи дохилии 1 c2 306 v kn Ek En Ek En h h h њастаи литий ба энергияи кинетикии α-заррањои њосилшаванда табдил меёбад. Таѓйир ёфтани энергияи бандиши њастањо нишони он аст, ки энергияи оромиши натиљавии заррањову њастањои вокунишкунанда бетаѓйир намемонад. Дарвоќеъ, энергияи оромиши њаста Мњс2 мувофиќи формулаи (10.6) бевосита бо энергияи бандиш ифода карда шудааст. Мувофиќи ќонуни баќои энергия таѓйироти энергияи­ кинетикї дар љараёни вокуниши њастаї ба таѓйироти энергияи оромиши заррањову њастањои вокунишкунанда баробар мебошад. Њосили энергии вокуниши њастаї ба фарќи энергияњои оромиши њастањову заррањо то ва баъди вокуниш баробар аст. Му­ вофиќи гуфтањои пешинаи мо њосили энергии вокуниши њастаї инчунин ба таѓйироти энергияи кинетикии заррањои вокунишкунанда баробар мебошад. энергияи кинетикии 1 N 0 заррањову N 0 N 0 њастањо баъди вокуниш vАгар c vб то вокуниш 2 доштаи онњо зиёд бошад, назар ба энергияи кинетикии 2 2 4 2 дарmнатиљаи вокуниш ин ё он миќдор энергия хориљ мегардад. 2 c Дар акси eU 1 њолб барои воќеї гардондани вокуниш энергия сарф c c 2 N N0 n c кардан лозим меояд – ба иборати дигар, дар ин маврид вокуниш 2 2 m дарhvнатиљаи A фурў бурдани ин tё он миќдори энергия рўй дода метавонад. Дар 2 суратиN алфаборон N 0 2 T . кардани њастањои нитроген (ниг. §81) мањз њамин гуна вокуниш рўй медињад. Дар љараёни A як ќисми энергияи 238 ин vвокуниш кинетикї (таќрибан 1,2 МэВ) ба min 92 U h энергияи дохилии њастаи мањсул (њастае, ки дар натиљаи вокуниш 1,4T њосил мешавад) табдилτ меёбад. h Энергияи дар натиљаи вокуниши њастаї хориљшаванда хеле 14 2π 7 N онро бо роњи бо њастањои таркиби ин зиёд буда метавонад. Вале ё он њадафи бархўрд додани заррањо ё њастањои шиhv бењаракат14N 24He 178 O 11H m 2 истифода 7кардан тобгирифта амалан бефоида аст, зеро аксари c кулли заррањои шитобдида ба њастаи њадаф норасида, аз пањлуи hv h 9 4 12 1 он гузашта p mc мераванд. 4 Be 2 He 6 C 0 n c њастаї λ Вокунишњои бо иштироки нейтронњо. Кашфи нейтрон дар роњи E њастаї табаддулоти куллї во­рид m 2 тањќиќи вокунишњои M 2б ва, аз ин рў, ба њастаи њар гуна сохт. Нейтрон барќа надорад c атом 2озодона даромада,7 дар1 он њар гуна таѓйирот ба вуљуд оварда 4 4 2 Li H He He 3 1 2 2 m метавонад. Чунончи, ин гуна вокуниш имконпазир аст: hv A 999 99944. v vmin 2 A h E hv ω 27 13 Al 01n 241Na 24He . 7 3 Li 11H 24 He 24He 235 92 U 307 c Физикдони бузурги итолиёї Э. Фермї нахустин муњаќќиќи вокунишњои нейтронї буд. Ў ошкор сохт, ки табдилоти њастаиро на танњо нейтронњои баландэнергия, балки нейтронњои сустњаракат низ воќеї гардонда метавонанд. Зимнан, нейтронњои сустњаракат 1N N N vc vб 0 20 назар ба нейтронњои баландэнергия (ё чудар аксари 0мавридњо 2 2 4 2 нонки мегўянд, нейтронњои сареъ) њатто пурсамартаранд. Аз ин m 2 eU б 1 рў, дар баъзе нейтронњои сареъро суст кардан зарур 2 N N 0 мавридњо n 2 меояд. Онњоро то энергияњои њароратї (яъне нейтронњои энерm 2 hv A гияшон мутобиќи t энергияи њаракати њароратї барои њарорати 2 T N 300 N 0 2 К) . дар оби муќаррарї суст кардан осон аст, зеро њона, яъне A об дорои 238 адади зиёди њастањои њидроген – протонњост; массаи vmin 92 U h протон ба массаи нейтрон ќариб баробар аст; ин љињат аз он рў τ 1,4T муњим аст, ки дар бархўрди заррањои баробармасса додугирифти h 14 пурсамартарини энергияи кинетикї рўй медињад: дар бархўрди 2π 7N марказии нейтрон бо протони ќарор тамоми энергияи кинетикии 14 4 17 1 hv N протон 2 He 8 O 1H m 2 нейтрон 7ба дода мешавад. c hv h c λ p mc 9 4 Be 24He126C 01n * * * Вокунишњои бо иштироки њастањои атомї рўйдињанда басе Eб M гуногунанд. Њастањо нейтронњоро аз худ намеронанд (тела c2 намедињанд) ва, аз ин рў, нейтронњо ба даруни њастањо озодона 7 11H 24 He 24He 3 Liтабдилоти mдаромада, 2 гуногун ба вуљуд оварда метавонанд. hv A m 2 2 2 944. v vmin 27 1 24 4 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1. Рас.183-ро бодиќќат муоина карда, бигўед, ки чаро вокуниши 7 1 4 4 3 Li 1 H 2 He 2 He бе фурўбурди энергия на танњо рўй дода ме- A h тавонад, балки боз миќдори муайяни энергия хориљ мегардонад. 235 92 U 2. Њосили энергии вокуниши њастаї чист? 3.238 Тафовути вокунишњои нейтронї аз вокунишњое, ки бо таъсири 239 10e v . (заррањои электрнок) рўй медињанд, дар заррањои 92 U 93 Npбарќаманд чист? E hv ω h 2π p h λ Fmax 239 93 0 Np 239 94 Pu 1 e v qα q §85. 239 Пора шудани њастањои уран 94 Pu Падидаи пора (ё худ 2-3 таќсим) шудан хоси танњо баъзе 4 0 R њастањои вазнин аст. Гоњи пора шудани њар як њаста ду-се нейEk E Ek ваEnчанд гамма-квант афканда мешавад ва энергияи зиёде трон n v kn h хориљ h мегардад. h Кашфи падидаи пора шудани уран. Порашуди њастањои уранро с.1938 олимони олмонї О.Њан ва Ф.Штрассман кашф кардаанд. 2 3 4 1 308 r0 4 0 2 . me2 2 1 H 1 H 2 He 0 n 14 6 C D E m Онњо собит карданд, ки дар сурати нейтронборон кардани уран унсурњои ќисми миёнаи љадвали даврї – барий, криптон, лантан ва ѓ. њосил мешаванд. Аммо шарњи дурусти ин падида мањз чун падидаи пора шудани њастаи уран аввали с.1939 ба олими инглис О.Фриш њамроњи олими австриягї Л.Мейтнер муяссар гаштааст. 1 NПора N N 0 0шудани 20 њастаи вазнин аз он сабаб имконпазир аст, ки массаи оромиши 2 2 4 2 ин гуна њаста (њастаи вазнин) назар ба љамъи массањои оромиши њастапорањои њо­сил­шаванда зиёд мебошад. 1 Аз N инN 0рў,n энергияе хориљ мегардад, ки ба миќдори дар натиљаи порашуд2 костаи массаи оромиш баробар (муодил) аст. Аммо дар 2 ин маврид массаи пурра бобаќо аст; њастапорањо баробари ба t вуљуд омадан бо суръатњои баланд њаракат мекунанд ва назар 2 T N N0 2 . ба њолати оромиши худ массаи бештар доранд. 238 Имкони порашуди њастањои вазнинро инчунин бо ёрии хат92 U ти каљи вобастагии энергияи бандиши хоси як нуклон ба адади массавї τ 1,4T А (ниг. рас.183) шарњ додан осон аст. Энергияи бандиши хоси њастањои атомњои охири љадвали даврї (А≈200) назар ба 14 N њамин гуна энергияи њастањои миёнаи системаи даврї (А≈100) 7 таќрибан 117МэВ1 камтар мебошад. Аз ин рў падидаи ба њастањои 14 4 1 H шудани њастаи вазнин «аз љињати энергї бо7 N 2 He 8 O миёнамасса таќсим сарфа» аст. Њаста пас аз пора шудан ба њолате мегузарад, ки дар v h 9 энергияи 4 12камтарин 1 он бигирад. Дарвоќеъ, хар ќадре ки энергияи 4 Be 2 He 6 C 0 n бандиши њаста зиёдтар бошад, дар ташаккули он бояд энергияи c λ њамон E ќадр бештар хориљ шавад ва аз ин рў, энергияи дохилии б M навташкил њастаи бояд њамон ќадр камтар шавад. 2 c Дар натиљаи пора шудани њаста энергияи бандиши ба сари 7 як ростоянда таќрибан 1 МэВ меафзояд. Пас, энергияи 11H 24 He 24He 3 Li нуклон 2 умумии дар ин маврид хориљшаванда бояд хеле зиёд – таќрибан 2 27 1 24 4 200 МэВ бошад. Дар њељ вокуниши дигари њастаї (вокунишњои бо 13 Al 0 n 1 Na 2 He падидаи порашуд ноалоќаманд) ин миќдор энергияи зиёд хориљ A 7 1 4 4 намегардад. 3 Li 1 H 2 He 2 He h Санљиши бевоситаи энергияи дар натиљаи пора шудани њастаи 235 хориљшаванда нишон дод, ки дар ин сурат воќеан, энергияи ω 92 U баробар ба ≈ 200МэВ хориљ мегардад ва ќисми зиёди ин энергия 238 (таќрибан 239 168 0МэВ)-ро њастапорањо дар шакли энергияи кинетикї Np 1 e v . 92 U 93 бо худ мебаранд. Дар рас.185 «радди по»-и њастањои порашудаи уран (дар ка239 239 мераи Np Pu 10eтасвир v ёфтааст. 93 94Вилсон) 239 94 q 0R n 2 Ek En Pu 309 Энергияе, ки дар натиљаи пора шу­ да­ни њастањо хориљ мегардад, табиати электростатикї дорад, на њастаї. Энер­ гияи кинетикии баѓоят зиёде, ки њаста­ порањо соњиб мегарданд, дар нати­љаи телахўрди кулонии онњо пайдо мешавад. Механизми пора шудани њаста. Ља­ раёни пора шудани њастаро дар заминаи чакрамодели њаста метавон шарњ дод. Мувофиќи ин модел лахти нуклонї ба Рас.185. чакраи моеи барќаманд монандї дорад (рас.186,а). Ќуввањои њастаии байни нуклонњо мисли ќуввањои дар байни молекулањои моеъ амалкунанда кўтоњтаъсиранд. Андаруни њаста дар баробари ќуввањои бузурги электростатикии телахўрди байни протонњо, ки њамеша њастаро майли пора кардан доранд, ќуввањои назар ба онњо хеле пурзўри њастаї низ амал мекунанд, ки хосияти љозибавї доранд. Мањз њамин ќуввањо њастаро аз вайрон шудан нигоњ медоранд. Њастаи уран-235 курашакл аст. Ин њаста дар натиљаи фурў бурдани нейтрон ангехта мешавад ва тазйиќ ёфта (ё чунонки мегўянд, деформатсия шуда), меёзад ва шакли дарозрў мегирад (рас. 186,б). Ёзиши ин «чакра» то даме давом мекунад, ки ќуввањои телахўрди байни њиссањои ёзидаи он назар ба ќуввањои дар гарданаи «чакра» (рас.186,в) амалкунандаи кашиш зиёд шаванд. Баъд гарданаи чакра меканад – њаста ду пора мешавад (рас.186,г). Ин ќисмњо, ки њастапора ном гирифтаанд, бо таъсири ќуввањои кулонии телахўрд аз якдигар бо суръати таќрибан сияки суръати рўшної дур мешаванд. Афканиши нейтронњо гоњи пора шудани њаста. Дар љараёни пора шудани њаста, чунонки гуфтем, дусе нейтрон ба вуљуд меояд. Ин басе Рас.186. 310 муњим аст, зеро истифодаи амалии энергияи дохилињастаї мањз дар њамин замина имконпазир гашт. Сабаби чанд нейтрони озод афкандани њастаи порашавандаро дарк кардан душвор нест. Биёед, якљоя мулоњиза кунем: маълум аст, ки дар њастањои устувор нисбати адади нейтронњо бар адади протонњо (ё худ адади нисбии нейтронњо) бо зиёд шудани раќами атомї меафзояд. Бинобар ин дар њастапорањо адади нисбии нейтронњо назар ба њамин гуна нисбати хоси њастањои мобайнии љадвали даврї ќадре зиёдтар меояд. Њамин аст, ки њаста гоњи пора шудан чанд нейтрон хориљ карда, адади нисбии нейтронњои хурдро муътадил мегардонад. Онњо дорои энергияњои гуногун – аз чанд МэВ то ададњои хеле хурди наздики сифр буда метавонанд. Њастапорањо аксаран массаи нобаробар мегиранд. Онњо сахт радиоактиванд, зеро чанд нейтрони зиёдатї доранд. Бинобар ин онњо коњиш ёфта, дар натиљаи чанд бета-коњиш ба изотопњои устувор табдил меёбанд. Њастањои уран (ва баъзе њастањои дигар) бе таъсири нейтрон, худбахуд низ пора мешаванд. Ин падидаро с.1940 олимони рус Г.Н.Флеров ва К.А.Петржак кашф кардаанд. Даври нимкоњиши њастањои уран барои порашуди худбахуд таќрибан 1016 сол аст, ки ин назар ба даври нимкоњиши онњо бо роњи алфафиканї ќариб ду миллион бор тўлонитар аст. * * * Пора шудани њастањои атомии унсурњои вазнин аз он рў им­ конпазир мебошад, ки энергияи бандиши хоси ин њастањо назар ба њамин гуна энергияи њастањои дар натиљаи ин падида њосилшаванда камтар аст. §86. Вокунишњои њастаии занљирї Дар натиљаи пора шудани њар як њастаи уран ду-се нейтрон ба вуљуд меояд. Ин имкон дод, ки вокуниши занљирии порашуди уран амалї гардонда шавад. Њар як нейтроне, ки аз њастаи порашаванда хориљ мегардад, дар навбати худ дар њастаи њамсоя фурў рафта, онро пора карда ва аз он боз ду-се нейтрони дигар ба вуљуд оварда метавонад; 311 min 92 U h p τ 1,4T F h t 14 2π 7N p mυ њастањо њастањои нейтронњои хориљкардаи ин hv 14 дигарро 4 17пора 1 карда υ метавонанд ва ѓ. Дар натиља 7 N порашаванда 2 He 8 O 1 H басе m 2 адади њастањои c зуд меафзояд ва вокуниши занљирї рўй медињад. m0 m Вокуниши hv h 9 ки 4дар он 12 заррањои 1 њастаии занљирї p mc вокунишест, 4 Be 2 He 6 C 0 n 2 вокунишовар (нейтронњо) чун мањсули 1 2 c λ худи њамин вокуниш ба c вуљуд меоянд. E m 2 M 2б зиёде – 2 2 Дар натиљаи вокуниши њастаии занљирї энергияи c , 2 Дар натиљаи пора 1 аз2 њар њаста ќариб 200 МэВ хориљ мегардад. 7 1 4 c Li He 24He шудани њама њастањои таркиби m1г2 (1 гиром!) уран кВт·ст 3 1 H 223000 hv–ин A баробари миќдори энергияест, ки энергия хориљ мешавад 2 . 2 27 2 сўхтани 3 т ангишт ё 2,5 т нафт 01n 241Na 24He гоњи хориљ мегардад. 13 Al 1 2 0,999 999 99944. занљирї на њама c Аммо барои амалї гардондани A вокуниши 7 1 4 v v гуна њастањои бо таъсири нейтронњо порашавандаро Li H 24 He метавон min 3 1 2 He h m0 кард. Ба чанд сабаб аз њама њастањои атомњои табиї p истифода 2 танњо њастањои атомњоиEизотопи ( 235 ) ќобили истифода 2hk d . hv уран-235 ω 92 U 1 2 њастанд. c Изотопњои уран. Ураниh табиї асосан изотоп 0– 238U ва 238 аз ду239 U Np 1 eякумро v. 235Uиборат аст. Изотопи 235U њамагї 1/140 92 93 њиссаи изотопи p 2π F tташкил медињад. 239 239 0 235 h сареъ (нейтронњои Њастањои U њам бо p таъсири нейтронњои 93 Np 94 Pu 1 e v m0баландэнергия) пора мешаваду њам бо таъсири нейтронњои λ D 5 . cм њароратї (онњое, ки энергияи њамагї 0,025 239 эВ доранд). Вале 2 238 c q q 94 Pu m α њастањои U танњо бо таъсири нейтронњои дорои энергияи ка2 0 Fmax E mc 2 2 маш 1,1 МэВпора мешаванд. Таќрибан 60%-и нейтронњои дар ин 4 0 R 1 2 маврид њосилшаванда њамин гуна энергия доранд. Ва таќрибан c Ek 238EU-ро Ekпора E мекунаду нейтронњои њар як нейтрони панљум њастаи n v n kn боќимондаро њастањои њамин изотоп фурў h h h мебаранд, вале пора E Аз ин рў, дар сурати истифода кардани танњо изоmнамешаванд. 2 топиc 238U воќеї гардондани вокуниши занљирї имконпазир буда 2 3 E0 наметавонад. m0 c 2 H 24 He 01n 1 H 1Барои Зариб (коэфисент)-и афзоиши нейтронњо. воќеї гар14 њар як нейтрон як дидани вокуниши занљирї шарт нест, ки m0 6C m њастаро , пора кунад. Барои ин танњо зарур аст, ки адади миёнаи 2 2 E 4 нейтронњои дар миќдори муайяни уран пайдошуда бо мурури 0 1 2 D r0 . 2 замонcкам нашавад. m me Ин шарт дар сурате риоя мешавад, ки зариби афзоиши m0 2 Ek баробари En бештар аз якhv ё kn аќаллан p нейтронњо якeбошад. Зариби аф­ 2 3 зоиши нейтронњо гуфта нисбати адади нейтронњои ин ё он «насли» 1 M M 4 4 2 нейтронњоро бар адади нейтронњои «насли» пешина мефањманд. 1 X Y He c Z 312 p F t 2 1 1 H m0c 2 4 2 He Z 2 2 e. 3 1 2 mv evB 2 Ин љо иваз шудани наслњои нейтронї маљмўи падидањои пора шуданњоеро ифода мекунад, ки дар онњо нейтронњои насли куњна фурў бурда мешаванду ба љойи онњо нейтронњои насли нав ба вуљуд меоянд. Агар зариби афзоиши нейтронњо k ≥ 1 бошад, адади нейтронњо бо мурури замон меафзояд ё собит (бетаѓйир) мемонад ва вокуниши занљирї ќатъ намегардад. Барои k < 1 адади нейтронњо бо мурури замон кам мешавад – дар ин сурат вокуниши занљирї 1 N0 N0 N 0 vc vб буда наметавонад. имконпазир 2 Бузургии зариби афзоиши нейтронњо бо чањор омили зайл 2 2 4 2 2 m c таъйин мешавад. eU б 235 1 U фурў нейтронњои оњиста ва c 1) 2дар њастањои c N 0 рафтани n 235 c пора шудани ин њастањо;N дар њастањои U ва 238U фурў рафтани 2 2 m нейтронњои ва пора шудани ин њастањо; hv A сареъ (баландсуръат) t 235 2) фурў рафтани нейтронњо U ва 238U, вале 2 Tдар њастањои N N0 2 . пора нашудани онњо; A 238 3) таркиби мањсулоти порашуд, модvminазтарафи њастањои 92 U h даи нейтроноњистакунанда (дар бораи ин сухан дар пеш аст) ва τ 1,4T љузъиёти сохтмонии дастгоњ рабуда шудани нейтронњо, ва h аз моддаи порашаванда 4) берун рафтани нейтронњо. 14 2 π N 7 Адади нейтронњо танњо дар натиљаи падидаи навъи якум меаф235 зояд (ин асосан аз њисоби пора њастањои U рўй медињад). 14 4 шудани 17 1 hv N He O H 7 2 кам 8шудани 1 m 2 боќимонда боиси Се падидаи адади нейтронњо мегарданд.cВокуниши занљирї дар моддаи иборат аз њастањои hv hгуфтем, 9 4 12 1нест, зеро дар ин маврид танњоp 238 имконпазир U, mcчунонки 4 Be 2 He 6 C 0 n k < 1 мебошад c(адади λ нейтронњои тавлидшаванда назар ба адади нейтронњои фурўраванда кам аст). Eб 2 m M Барои љараёни муътадилгирифтани вокуниши занљирї мебоc2 яд, ки 2зариби афзоиши нейтронњо дар дараљаи k = 1 нигоњ дош­ 7 1 24 He 24нигоњ He та шавад. Инmбаробариро доштан зарур аст, 3 Li ба 1 H дурустї 2 hv A зеро дар сурати њатто k = 1,01 шудан ќариб дафъатан таркиш 2 27 1 24 4 рўй медињад. 13 Al 0 n 1 Na 2 He 99 999 99944. Њосил шудани Падидаи нейтронро фурў бурдан, A плутоний. 7 1 4 4 238 v v вале пораminнашудани њастаи U басе муњим аст. Ин рабоиш боиси 3 Li 1 H 2 He 2 He h ба вуљуд омадани изотопи радиоактиви 239U мегардад, ки даври 235 нимкоњишаш U як электрон афканда, нептуний (наE hv 23 ω даќ аст92ва хустин унсури трансуранї) њосил мекунад: h 238 239 0 92 U 93 Np 1 e v . 2π m0c 2 h p λ F 239 93 0 Np 239 94 Pu 1 e v qα q 239 94 Pu 313 2 0,999 999 99944. 2 c2 p m0c 1 2 2 c2 h λ 27 13 Al 01n 241Na 24He 239 93 0 Np 239 94 Pu 1 e v Плутоний устувор аст ва даври нимкоњиши 24 000 сол дорад. 239 Хосияти муњими плутоний ин аст, ки вай мисли 235U q α qин изотопи 94 Pu Fmax нейтронњои бо таъсири њароратї пора мешавад. Пас, плутоний 4 0 R 2 низ чун сўзишвории њастаї хидмат карда метавонад: дар натиљаи вокуниши E њастаии занљирии плутонийї низ энергияи таќрибан E En k En k v 200 МэВ/њаста хориљ мешавад. kn h h h * * * Дар натиљаи вокунишњои њастаии занљирї энергияи зиёде хориљ 2 3 4 1 H H He n 1 1 2 0 мегардад. Ин гуна вокуниш ба он сабаб имконпазир аст, ки дар натиљаи пора шудани њар14як њаста беш аз як нейтрон, даќиќтар 6C гўем, ду-се нейтрон ба вуљуд меояд (яъне адади нейтронњои тав­ 2 E мањвшуда зиёдтар аст). Ќисми лидшуда назар 4 0 ба адади нейтронњои D . 0 2дар натиљаи пора шудани њаста хориљгаштаро дар зиёди rэнергияи m me шакли энергияи кинетикї њастапорањо бо худ мебаранд. 2 , 2 c2 2 e 3 1.M Зариб афзоиши нейтронњо ба чї бастагї дорад? M (коэфисент)-и 4 4 1 вокуниши њастаии занљирї кадом изо­ Z воќеї 2Y 2 He 2.Z X Барои гардондани e. 3 топњо истифода мешаванд? 1 1H 1 hvkn Ek En c2 2 Li 11H 24 He 24He A антинейтрино Ин ν рамзи ном сабукест, ки њамроњи 7 4 зарраи 4 v љоvmin Li 11H 2 He 2 He h меояд 3ва антизарраи электрон ба вуљуд нейтрино мебошад. Нептуний низ устувор235нест ва бо даври нимкоњиши таќрибан E hv Дар ω љараёни 92 U 2 рўз мекоњад. ин коњиш унсури дуюми транс-уранї (яъне унсури баъдиуранї дар љадвали даврии унсурњо) њосил меh 238 239 0 ки плутоний ном U Np e v . шавад, гирифтааст. Ин аст вокуниши коњиши 1 92 93 2π нептуний ва пайдоиши плутоний: 7 3 m 2 hv A 2 2 ? mv 2 evB m0c 2 1 2 c2 4 §87. Реактори атомї2 2 He Реактори атомї (ё реактори дастгоњест, ки дар он n p eњастаї) v M M 0 Z X Z 1Y 1 eзанљирии идорапазир воќеї гардонида мешавад. во­куниши њастаии 0 sin α n њастањои изотопи 235U, аз њама хубЊастањои уран, хусусан 1 e sin β тар нейтронњои оњиста (нейтронњои њароратї)-ро мерабоянд. Эњти­моли рабоиши нейтронњои оњиста ва порашуди минбаъдаи њастаи нейтронхўрда назар ба њамини нейтронњои сареъ садњо бор 314 h 2π τ 1,4T 14 7 N 14 4 17 1 hv 7 N 2 He 8 O 1 H c 2 зиёд аст. Аз ин рў дар Нейтрони сустњаракат hv h 9бо урани 4 12 1 реакторњои p mc табиї коркунанда 4 Be 2 He 6 C 0 n баc λ Њастапора Њастапора рои зиёд кардани зариE 2 m би афзоиши нейтронњо M 2б c мод­д ањои нейтрон­ 2 m Нейтрони сареъ (баландсуръат) 7 1 4 оњис­т2 акунандаро ба4 3 Li 1 H 2 He 2 He m hv A кор мебаранд. Рўй­дод­ Моддаи нейтроноњистакунанда 1 24 4 њое,2 ки дар 27реактори Al n Na He 13 0 1 2 Нейтрони сустњаракат . атомї сурат мегиранд, A 7 1 ёф-4 4 v vmin дар рас. 187 тасвир 3 Li 1 H 2 He 2 He h таанд. Љузъиёти 235 асосии E hv реактори ω 92 U атомї. Дар рас. 188 рељаи дастгоњи h 238 Њастапора Њастапора U 239 Np 10e v . энергиядињандае ома­ 93 2π дааст, ки 92 «дилаш» ре­ Нейтрони сареъ ак­ т ори атомист. Ин­ 0 239 239 h 94 Pu 1 e v p њо­анд љузъи­ 93 Np ёти асосии λ Моддаи нейтроноњистакунанда ре­актор: сўзишвории 239 235 238 њас­ q αтqаї ( U, 94 Pu , U Fmax ва ѓ.), моддаи нейт­рон­ 4 0 R 2 оњис­т акунанда (оби Рас.187. ваз­ н ин, оби муќаррарї, Ek En Ek En v гра­ фит ваѓ.), моддаи њомили гармо барои аз кўраи реактор (зонаи kn h h h фаъ­оли реактор) берун баровардани гармо (об, натрийи моеъ ва ѓ.) ва олати танзими суръати вокуниш (милањои дорои кадмий ё бор ворї моддањои хубфурўбарандаи нейтронњо). 2 3 4 H берун Heпўшиши 01n Реактор 1аз махсусе чун девори бетонии 1 H 2бо ба­оњан пўшида мешавад, то ки нейтронњову гамма-квантњоро 14 6C боз­дошта тавонад. хуб оби вазнин аст (ниг. §80). E 4 0 2 Моддаи нейтроноњистакунандаи D r0 Оби . муќаррарї (одї) худ нейтронњоро рабуда, ба оби вазнин 2 m me табдил меёбад. Графит низ моддаи нейтроноњистакунандаи хуб 2 зеро њастањои таркиби он нейтронњоро фурў намебаранд. hvkn Eаст, e k En Массаи буњронї. Зариб (коэфисент)-и афзоиши нейтронњо 3 он гоњ баробари як мешавад, ки андозањои реактор ва M Mk 4танњо 4 1 Z X Zмувофиќан 2Y 2 He ба он e. массаи сўзишвории њастаї аз хадди муайян 3 – андозањои буњронї ва массаи буњронї зиёд бошанд. Массаи 1 1 H 4 2 He M M 0 Z X Z 1Y 1 e 1 2 mv evB 2 n p e v 315 Сўзишвории њастаї ва моддаи ноќили гармо Моддаи ноќили гармо Бухор Турбин Генератор Милањои танзим Девори њимоят Моддаи (нейтрон) инъикоскунанда Конденсатор Генератори бухор Рас.188. Об буњронї њамон миќдори камтарини моддаи порашаванда аст, ки љараён гирифтани вокуниши њастаии занљирии худнигоњдорандаро имконпазир мегардонад. Дар сурати хурд будани андозањои реактор таровиши нейтрон­ њо аз тариќи сатњи кўраи реактор (зонаи фаъоли реактор, яъне љойе, ки дар он моддаи сўзишвории њастаї воќеъ аст) аз њад зиёд мешавад. Ба ќадри зиёд кардани андозањои реактор адади њастањои порашаванда мутаносибан ба њаљм меафзояду адади нейтронњои тарованда – мутаносибан ба масоњати сатњ. Бинобар ин андозањои реакторро зиёд карда, зариби афзоиши нейтронњоро ба k=1 расондан мумкин аст. Андозањои реактор дар сурате буњронї мебошанд, ки адади нейтронњои дар натиљаи рабоиш ва таровиш гумшуда ба адади нейтронњои дар натиљаи пора шудани њастањои сўзишворї њосилшуда баробар ояд. Андозањои буњронї ва мувофиќан ба он массаи буњронї ба навъи сўзишвории њастаї, ба навъи моддаи нейтроноњистакунанда ва сохти реактор бастагї доранд. Барои порчаи курашакли урани тозаи 235U массаи буњронї (бе моддаи нейтроноњистакунанда) ќариб 50 кг аст. Дар ин су­рат радиуси кура бояд таќрибан 9 см бошад (зичии уран 19,1 г/см3 аст). Истифодаи моддаи нейтроноњистакунанда ва пўшиши нейтронинъикоскунандаи бериллийї имкон медињад, ки массаи буњронї то ба 250 г оварда шавад. Кори реактор ба воситаи милањои бакадмий ё бабор (милањои дорои унсурњои кимиёии кадмий ё бор) идора карда мешавад. Агар милањо аз кўраи реактор берун кашида шаванд, k > 1 ме316 шаваду агар онњо ба даруни кўра дароварда шаванд, k < 1 меояд, яъне милањоро ба даруни кўраи реактор дароварда, дар њар лањза вокуниши занљириро ќатъ гардондан мумкин аст. Реактор ба воситаи компютер аз дур идора карда мешавад. Реактори сареънейтрон. Реакторњое њам сохта шудаанд, ки бе моддаи нейтроноњистакунанда ва бо нейтронњои сареъ (нейтронњои баландсуръат) амал мекунанд. Эњтимоли бо таъсири нейтронњои сареъ пора шудани њаста кам аст. Њамин аст, ки реактори сареънейтрон (реактори мутобиќ ба истеъмоли нейтронњои баландэнергия) бо истифодаи урани табиї кор намекунад. Вокуниш дар ин гуна реактор он гоњ занљирї мешавад, ки урани истифодашаванда камаш 15% изотопи 235U дошта бошад. Бартарии реактори сареънейтрон ин аст, ки гоњи кор кардани он ба миќдори зиёд плутоний (яъне моддаи нави сўзишвории њастаї) њосил мешавад ва хосиятњои њастаии он ба њамин гуна хосиятњои 235 U хеле наздиканд. Ин гуна реакторро реактори бозтавлидї меноманд, зеро дар он моддаи порашаванда тавлид меёбад. Реакторњое бунёд ёфта истодаанд, ки зариби бозтавлиди онњо ба 1,5 мерасад, яъне дар онњо дар натиљаи «сўхтан»-и 1 кг 235U то 1,5 кг плутоний њосил мешавад, њол он ки дар реакторњои одї зариби бозтавлид њамагї 0,6–0,7 аст. Нахустин реакторњои атомї. Вокуниши њастаии занљирии пора шудани уран бори нахуст 22 декабри соли 1942 дар ШМА тањти роњбарии Э.Фермї амалї гардонида шудааст. Дар Русия нахустин реактори атомї 26 декабри соли 1946 тањ­ ти роњбарии олими шуњратманд И.В.Курчатов ба кор даровар­да шуда буд. * * * Дар кўраи реактор (зонаи фаъоли реактор) ѓайр аз сўзишвории њастаї боз моддаи нейтроноњистакунанда ва милањои танзими кори реактор љой дода мешаванд. Энергияи дар кўраи реактор њосилшавандаро ба воситаи моддаи ноќили гармо берун мебароранд. 1. Массаи буњронї чист? моддаи нейтроноњистакунанда дар реактори атомї ? 2. Истифодаи чї зарурат дорад? 3. (Иловаи тарљумон) Реактори сареънейтрон дар баробари реактори атомии одї чї бартарї дорад? 317 §88. Вокунишњои гармоњастаї (термоњастаї) Як шудани њастањои сабук боиси хориљ гардидани энергияи зиёде мегардад. Массаи оромиши њастаи уран-235 назар ба љамъи массањои оромиши њастапорањои њосилшаванда бештар аст. Аммо барои њастањои сабук кор ранги тамоман дигар дорад. Чунончи, массаи оромиши њастаи њелий назар ба љамъи массањои оромиши ду њастаи дейтерий (ки онњоро љузъњои таркибии њастаи њелий пиндоштан мумкин аст) ќадре кам аст. Ин он гуна маънї дорад, ки дар сурати як шудани њастањои сабук массаи оромиш кам мешавад ва, пас, дар ин маврид бояд энергияи зиёде хориљ гардад. Ин навъ вокунишњои як шудани њастањои сабук вокунишњои гармоњастаї ном гирифтаанд, зеро онњо танњо дар њароратњои баланд рўй медињанд. Вокуниши гармоњастаї як шудани њастањои сабук дар њароратњои бисёр баланд аст. Барои як шудани ду њаста зарур аст, ки онњо ба якдигар то масофањои таќрибан 10–12 см наздик карда шаванд, яъне ба соњаи зуњуроти ќуввањои њастаї дароянд. Телахўрди кулонии њастањо аз якдигар монеи ин наздикї мегардад. Ин телахўрдро дар натиљаи, масалан, зиёд кардани энергияи кинетикии њаракати њароратии њастањо метавон бартараф сохт. Энергияи дар вокуниши гармоњастаї ба сари њар як нуклон људошаванда назар ба энергияи хоси дар вокуниши занљирї људошаванда зиёд аст. Чунончи, дар сурати як шудани дейтрон (њастаи изотопи вазнини њидроген – дейтерий) ва тритон (њастаи изотопи абарвазнини њидроген – тритий) ба сари њар нуклон таќрибан 3,5 МэВ људо мешавад, њол он ки њамин гуна энергия барои вокуниши занљирии уран њамагї 0,8 МэВ/нуклон аст. Вокунишњои гармоњастаї дар такомули тадриљии Коинот роли муњим доранд. Энергияи тобиши Офтобу ситорањо табиати гармоњастаї дорад. Аз нигоњи физикаи муосир ситора дар марњалаи ибтидоии инкишоф асосан аз њидроген иборат мебошад. Њарорати даруни ситора ба дараљае баланд аст, ки рўй додани вокунишњои гармоњастаиро имконпазир мегардонад – њамин аст, ки андаруни ситора протонњо як шуда, њастаи њелий њосил карда 318 E hv ω 235 92 U h 238 239 0 92 U 93 Np 1 e v . 2π метавонанд. Баъд, дар натиљаи як шудани њастањои њелий унсурњои 239 239 0 h вазнинтар меоянд. p низ ба вуљуд 93 Np 94 Pu 1 e v Вокунишњои гармоњастаї дар такомули унсурњои кимиёї λ дар Коинот роли њалкунанда доранд. Ин вокунишњо он ќадр 239 q α qмегардонанд, 94 Pu ки он ситорањоро миллиардњо сол энергия хориљ Fmax 4 0 R 2 тобон медорад. Амалї гардонидани вокунишњои гармоњастаии идорашаванда Ek EЗамин Ek инсониятро E n дар шароити манбаи амалан бепоёни энергия v n kn h h h хоњад дод. Аз ин љињат вокуниши умедбахштарин вокуниши як шудани њастањои атомњои изотопњои њидроген – дейтрон ва тритон аст: m0c 2 2 c2 2 1 m0c 2 2 2 c H 13H 24 He 01n . 14 Дар натиљаи ин вокуниш энергияи баѓоят зиёд – 17,6 МэВ 6C хориљ мегардад. Азбаски тритий дар табиат вуљуд надорад, вай 2 E 4 боядr дар худи гармоњастаї аз литий њосил шавад. 0 реакториD . 0 2 m Чунонки медињад, вокуниш дар сурате me њисобукитоб нишон босарфа хоњад буд, ки маводи вокуниш њарорати садњо миллион 2 hvkn ва Eзичии e аз 1014−1015 зарра дар 1 см3 дошта келвин k En на камтар 3 бошад. Ин гуна њароратњоро усулан дар натиљаи дар плазма ба M M 4 4 1 He Z 2Y 2пардахт вуљуд овардани разряд)-и электрикии пурзўр Z X (тахлия, e. воќеї гардондан имкон дорад. Ин љо душвории асосї дар тўли 3 1 0,1−1 с нигоњ дошта тавонистани плазмаи баландњарорат аст. 1H 1 2 mv evB Барои ин њељ гуна «зарфи» моддї кор намеояд, зеро дар ин 4 2 He гуна2 њарорат деворњои он дафъатан бухор мешаванд. Усули ягонаи Mимконпазир ба воситаи майдонњои n њаљми p e мањдуд v M 0 усули дар X Y e Z Zшадид 1 1 нигоњ доштани плазма мебошад. Аммо њалли магнитии ин масъала ба сабаби нопойдор sin α будани плазма то њол муяссар 0 n плазма боиси он мегардад, ки ќисме 1 e нагардидааст. Нопойдории sin β аз заррањои он дар натиљаи диффуз аз «девор­њои» магнитї берун мезањад. Имрўз хушбинона метавон умед баст, ки дер ё зуд реакторњои гармоњастаї мавриди истифода ќарор мегиранд. Муњаќќиќони кунунї дар роњи ба даст гирифтани «лаљом»-и вокунишњои гармо­ њастаї комёбињо бисёр доранд. Ин гуна тадќиќот тањти рањбарии Л.Арсимович ва М.Леонтович оѓоз ёфтааст ва њоло ба кўшиши шогирдони онњо идома дорад. 319 Њоло бошад, танњо њамин муяссар гаштааст, ки вокуниши як­ шуд (синтез)-и идоранопазири таркишсон дар бомбаи њидрогенї (бомбаи гармоњастаї) амалї гардонида шудааст. * * * Воќеї гардондани вокунишњои гармоњастаии идорапазир њалли масъалаи бо гармо (кормоя, энергия) таъмин кардани инсониятро равшан месозад. Вале вокунишњои гармоњастаии идоранопазир (дар бомбањои њидрогенї), марги инсониятро боис гардида метавонанд. Худо нишон надињад! чист, ки як шудани њастањои сабук танњо дар њароратњои ? 1. Сабаб абарбаланд имконпазир буда метавонад? 2. Њам дар натиљаи пора шудани як њастаи вазнин ва њам дар натиљаи як шудани ду њастаи сабук энергия хориљ мегардад. Шумо инро чї шарњ медињед? §89. Татбиќи энергияи атомї Энергияи њастаи атом ба маќсадњои нек бори аввал дар Русия истифода шудааст: соли 1954 дар ш. Обнинск неругоњи атомии барќ (НАБ) бо иќтидори 5 000 кВт ба кор даромад. Гармои дар реактор људошаванда барои ба њаракат даровардани турбини бухорї истифода мешавад. Рушди энергетикаи атомї. Неругоњњои атомии Нововоронеж, Санкт-Петербург, Курск, Чернобил ва ѓ. низ њамин тавр амал мекунанд. Реакторњои ин неругоњњо тавони 500−1000 МВт доранд. Неругоњњои атомї пеш аз њама дар ќисми аврупоии мамлакат сохта мешаванд. Ин бо он алоќаманд аст, ки дар ќисми ѓарбии мамлакат неругоњњои атомї назар ба неругоњњои њароратї (ки моддањои органикї месўзанд) фоидаовартаранд. Реакторњои атомї сўзишвории органикиро, ки торафт камчинтар шуда истодааст, истифода намекунанд ва роњи оњанро бо вагонњои пури ангишт банд намекунанд, оксигени њаворо «намехўранд» ва њаворо хокистаролуд намекунанд. Аммо дар мањалњои серодам љой додани неругоњњои атомї хавфи бузурге дар худ нињон дорад. Реактори њароратинейтрон танњо 1-2 дарсади урани истифодашаван320 Фермї Энрико (1901-54) - физикдони итолиёї, ки дар инкишоф додани физикаи назарї ва таљрибавї сањми зиёд дорад. Соли 1938 ў ба ШМА фирор кардааст. Фермї дар як ваќт бо Дирак назарияи квантии оморї (статистикї)-и электрон ва заррањои дигарро офарид, ки он омори Фермї – Дирак (ё статистикаи Фермї – Дирак) ном гирифтааст. Ў назарияи миќдории бета-коњишро низ бунёд кардааст, ки онро нахустназарияи таъсироти мутаќобили заррањои бунёдї пиндоштан мумкин аст. Фермї дар соњаи омўзиши физикаи нейтрон чанд кашфиёт дорад. Тањти роњбарии Фермї с.1942 бори нахуст вокуниши њастаии идорашаванда амалї гардонда шуд. даро «месўзонад». Истифодаи пурраи сўзишвории њастаї дар реакторњои сареънейтрон имконпазир аст (ин навъи реакторњо дар шакли плутоний сўзишвории нав низ истењсол мекунанд). Соли 1980 дар неругоњи атомии Белоярск нахустин дар љањон реактори сареънейтрон бо тавони 600 МВт ба кор андохта шуд. Энергетикаи атомї низ мисли бисёр соњањои дигари саноат барои муњити атроф хавфу хатар дорад, ки номатлубтарини он ѓаждии радиоактивист. Масъалаи «дафн»-и партовњои радиоактивї ва аз њам чидани неругоњњои аз кор афтода мушкилоти зиёде пеш меёрад. НАБ (неругоњи атомии барќ) тавре бунёд мешавад, ки барои кормандон ва ањолии атроф то љойе, ки имкон дорад, бехавф бошад. Таљрибаи истифодаи НАБњо дар тамоми љањон нишон медињад, ки муњити зист аз хавфи ѓаждињои радиоактивии муассисањои энергетикаи атомї эмин мемонад, ба шарте ки онњо бо режими муътадил амал кунанд. Аммо таркиши блоки чањоруми НАБ-и Чернобил нишон дод, ки дар сохтмони реакторњои атомї ва истифодаи онњо беэътиної кардан чї бадбахтињо пеш оварда метавонад. Реакторњои атомї дар киштињои яхшикан ва киштињои зери­ обї низ истифода мешаванд. Силоњи атомї (силоњи њастаї). Вокуниши занљирии идоранопазир дар бомбаи атомї воќеї гардонда шудааст ва дар ин маврид зариб (коэфисент)-и афзоиши нейтронњо басе бузург мебошад. Барои он ки адади њарчи бештари њастањои уран якбора энергия хориљ кунанд, яъне барои он ки таркиш рўй дињад, нейтронњои сареъ (баландэнергия)-ро бе моддањои нейтроноњистакунанда истифода кардан мебояд. Дар бомбаи атомї ба сифати моддаи 321 Курчатов Игор Василйевич (1903-60) - физикдони рус. Курчатов аз с.1943 сарвари тадќиќоти атомї буд. Тањти роњбарии ў нахустин реактори атомии Аврупо (1946) ва нахустин бомбаи атомии шўравї (1949) сохта шудааст. Курчатов пеш аз он ки бо сохтмони реактори атомї машѓул гашт, хосиятњои диэлектрикњо (сегнетоэлектрикњо), вокунишњои бо таъсири нейтронњо рўйдињанда, радиоактивияти сунъї ва ѓ.-ро тадќиќ мекард. Кашфи њолатњои ангехтаи нисбатан дарозумри њастањо (ё, чи навъе ки мегўянд, изомерияи њастаї) низ бо номи Курчатов алоќаманд мебошад. тарканда урани 235U-и тоза ё плутонийи 238Pu-и тоза истифода мешавад. Барои воќеї гардондани таркиш шароите фароњам овардан мебояд, ки андозањои маводи тарканда аз андозањои буњронї зиёд бошад. Барои ин ё ду порчаи андозањошон тобуњронии маводи таркандаро зуд якљо мекунанд ё як порчаро якбора то андозањое мефишоранд, ки таровиши нейтронњо аз сатњи хурдшудаи он баѓоят кам шавад, он ќадр кам шавад, ки андозањои порча абарбуњронї шаванд. Њарду тарзро бо ёрии моддањои таркандаи муќаррарї амалї мегардонанд. Дар натиљаи таркиши бомба њарорат то ба дањњо миллион келвин мерасад. Ин афзоиши њарорат боиси баѓоят зиёд шудани фишор ва пайдоиши мављи пурзўри таркиш мегардад. Дар айни њол тобиши шадиде низ рўй медињад. Мањсулоти вокуниши занљирии љараёни таркиш сахт радиоактиванд ва барои мављудоти зинда хавфи зиёд доранд. Бомбањои атомиро ИМА дар охири љанги дуюми љањон бар зидди Љопон (Япония) истифода карданд. ИМА с.1945 дар шањр­ њои Нагасаки ва Хиросимаи Љопон бомбаи атомї тарконданд. Ин амалиёти нобуд сохтани одамон њељ гуна зарурати њарбї надошт, зеро он ваќт дар таслим шудани Љопон шакке набуд. Дар бомбаи њидрогенї (гармоњастаї) ба сифати манбаи њарорати баланд (ки барои як кардани њастањо зарур мебошад) бомбаи атомии уранї ё плутонийиеро ба кор мебаранд, ки андаруни бомбаи њидрогенї љой дода мешавад. Имкони техникии зиёд кардани энергияи таркиши ин навъ бомбањо мањдуд нест. Ѓояњои асосии таркиши гармоњастаиро баъди љанги дуюми љањонї А.Сахаров ба майдони истифода овардааст. 322 Њаминро низ бояд хотирнишон кунем, ки љанги њастаї кардан баробари худкушист. Бинобар ин мебояд, ки чи соњибони силоњи атомї ва чї мамлакатњои бесилоњ барои манъу мањв кардани воситањои атомии ќатли ом бо ќатъияти тамом љадал дошта бошанд. §90. Њосил кардани изотопњои радиоактив ва корбурди онњо Изотопњои радиоактив дар саноат (индустрия)-и атомї њарчи бештар корбаст шуда истодаанд. Унсурњои кимиёие, ки дар табиат вуљуд надоранд. Бо ёрии реакторњои атомї изотопњои радиоактиви њама унсурњои кимиёиеро, ки дар табиат дар шакли пойдор (устувор) мављуданд, њосил кардан имконпазир аст. Унсурњои раќами атомиашон Z = 43, 61, 85 ва 87 изотопи устувор надоранд. Чунончи, дароз­ умртарин изотопи унсури 43-ум (технетсий) даври нимкоњиши 2,6·106 сол дорад (97Тс), ки ин назар ба синни геологии Замин (4,6·109 сол) ќариб 1800 бор кўтоњтар мебошад – њамин аст, ки технетсий дар моддаи Замин боќї намондааст ва дучор намеояд. Дар натиљаи вокунишњои њастаї унсурњои трансуранї (унсур­ њои баъдиуранї) низ ба вуљуд оварда шудаанд. Мо дар бораи ду унсури аввали трансуранї – нептуний ва плутоний аллакай каму­беш сухан кардем. Ѓайр аз инњо боз унсурњои зайл њосил карда шудаанд: америтсий (Z=95), кйурий (96), берклий (97), калифорний (98), эйнштейний (99), фермий (100), менделевий (101), нобелий (102), лоуренсий (103), резерфордий (104), дубний (105), сиборгий (106), борий (107), њассий (108), мейтнерий (109), дармштадтий (110), рентгений (111), копернисий (112), унунтрий (113), унунквадрий (114), унунпентий (115), унунњексий (116), унунсептий (117), унуноктий (118), унунбинилий (119), унуненний (120), ... Нишонаатомњо. Дар замони њозира чи дар илм ва чи дар истењсолот доираи истифодаи изотопњои радиоактиви гуногун 323 торафт васеъ шудан дорад. Аз ин љињат усули нишонаатомњо љолиб аст. Ин усул бар он асос ёфтааст, ки хосиятњои кимиёии изотопњои радиоактив аз хосиятњои изотопњои норадиоактиви њамон унсурњо фарќе надоранд. Изотопњои радиоактивро аз тањќиќи партави онњо – тобиш ё заррањои афкандаашон ошкор сохтан осон аст. Радиоактивият нишонаи махсусест, ки бо ёрии он рафтори унсури кимиёиро дар вокунишњои гуногуни кимиёї ва табдилоти физикии моддањо тањќиќ кардан мумкин аст. Усули нишонаатомњо яке аз пурсамартарин тарзњои њалли масъалањои гуногуни биологї, физиологї, тиббї ва ѓ. гардид. Изотопњои радиоактив – манбаи тобишњо. Изотопњои радио­ актив дар соњањои гуногуни илм, тиб ва техника чун манбаи гамма-квантњо истифода мешаванд. Дар ин гуна мавридњо асо60 сан кобалти радиоактиви 27 Co корбаст мешавад, ки он квантњои дорои энергияњои 1,17 МэВ ва 1,33 МэВ меафканад. Тавлиди изотопњои радиоактив. Ин гуна изотопњоро дар реакторњои атомї ва суръатфизоњои заррањои барќаманд ба вуљуд меоваранд. Дар замони њозира ба ин кор як соњаи бузурги саноат машѓул аст. Изотопњои радиоактив дар биология ва тиб. Яке аз тарзњои пажўњиши илмие, ки ба воситаи нишонаатомњо анљом дода мешавад, тадќиќи мубодилаи моддањо дар организм мебошад. Исбот шудааст, ки дар муддати нисбатан кўтоњ организм ќариб комилан нав мешавад, яъне атомњои таркиби он бо атомњои нав иваз мешаванд. Аз ин ќоида, чунонки санљиши таркиби изотопии хун нишон дод, танњо оњан истисност. Оњан дар таркиби њемоглобин (гемо­ гло­бин)-и доначањои сурхи хун дохил аст. Санљиши миќдори 59 атомњои њамроњи хўрок ба организм воридкардаи 26 Fe нишон дод, ки атомњои оњан ба хун ќариб намегузаранд. Танњо дар сурати дар организм кам шудани миќдори оњан организм ин атомњоро њазм мекунад (мегирад). Дар мавриди вуљуд надоштани изотопњои радиоактиви ба ќадри кофї дарозумр (чунончи, оксиген ва нитроген ин гуна изотоп надоранд) таркиби изотопии унсурњои пойдорро таѓйир медињанд. Масалан, ба оксиген изотопи 18О омехта, муќаррар 324 карданд, ки оксигени озоди дар натиљаи фотосинтез људошаванда сараввал на дар таркиби гази карбонат, балки дар об дохил будааст. Изотопњои радиоактив дар тиб њам барои ташхиси беморї (муайян кардани беморї) ва њам барои табобат истифода мешаванд. Ба хун ќадре натрийи радиоактив ворид карда, гардиши хунро санљидан осон аст. Йод дар ѓадуди сипаршакл (хусусан дар бемории Базедов) бисёр босуръат љамъ меояд. Мушоњидаи љараёни дар ин ѓадуд љамъ омадани йоди радиоактив ба воситаи њисобгираки нурњои афкандаи йод имкон медињад, ки беморї ба зудї муайян карда шавад. Вояњо (дозањо)-и зиёди йод бофтањои номуътадилинкишоф­ ёбандаро ќисман хароб мекунад. Аз ин рў, йоди радиоактивро дар муолиљаи бемории Базедов низ метавон истифода кард. Изотопњои радиоактив дар саноат. Изотопњо дар саноат низ љойи истифода бисёр доранд. Як мисол. Назорат кардани фарсоиши маснуот: њалќањои сунба (поршен)-и муњаррик (мотор)-и автомобилро нейтронборон мекунанд; њалќањо дар натиљаи вокунишњои њастаї радиоактив мешаванд; њангоми кор кардани мотор заррањои аз њалќа ва деворњои силиндр кандашудаи филиз ба равѓани молиданї мегузарад; баъд радиоактивияти њамин равѓани корхўрдаро санљида, дараљаи фарсоиши њалќаро муайян мекунанд. Бо ёрии изотопњои радиоактив дар бораи диффузи филизот, рўйдодњои даруни печњои домна ва ѓ. маълумоти даќиќ ба даст овардан осон аст. Дастаи ба ќадри кофї шадиди гамма-тобиши манбаи радиоактив дар тањќиќи сохти дарунии рехтањои филизї – барои ошкор сохтани нуќси онњо истифода мешавад. Изотопњои радиоактив дар кишоварзї. Майдони истифодаи изотопњо дар кишоварзї низ торафт фарохтар шудан дорад. Ќадре гаммаборон кардани тухми рустанињо (пахта, карам, шалѓамча ва ѓ.) њосили онњоро фаровонтар мегардонад. Вояњо (дозањо)-и зиёди тобиши радиоактивї љањиши сифатї (мутатсия)-и рустанињову микроорганизмњоро боис гардида метавонад – ин дар баъзе мавридњо пайдоиши рустанињои дорои хосиятњои нави муњимро боис мегардад. Бо ин усул навъњои хуби гандум, лўбиё ва ѓ. ба вуљуд оварда шудааст, микроорганизмњои 325 v vmin h E hv ω 7 3 Li 11H 24 He 24He 235 92 U h пурмањсуле238 239 0 њосил карда шудааст, ки дар истењсоли антибиотикњо 92 U 93 Np 1 e v . 2πба кор мераванд. Гамма-тобиши изотопњо барои нобуд сохтани њашароти239 зиёновар239ва барои нигањдошти маводи хўрока низ ис0 h Np Pu e p тифода мешаванд. 93 94 1 v λ Нишонаатомњо дар кори зироат низ татбиќ ёфтаанд. Чунон239 чи, барои донистани ин ки рустанињо кадом навъи поруњои фосqα q 94 Pu фориро бењтар ба худ мегиранд, ба таркиби поруњои гуногун Fmax 2 4 R 0 фосфори радиоактивии 32 P илова карда, баъд радиоактивияти 15 рустанињоро санљида, миќдори фосфор ва, аз рўйи он, миќдори Eпоруњои Ek таркибњои E k En гуногун гирифтаи рустанињоро муайян v аз n kn h h h кардан мумкин аст. Изотопњои радиоактив дар бостоншиносї (археология). Барои муайян кардани синни ашёи органикии бостонї – чўб, ангишти 2 3 4 1 њайвонот ва ѓ. усули радиокарбонї чўб, матоъ, устухонњои одаму 1 H 1 H 2 He 0 n татбиќи аљиб ёфтааст. Дар таркиби рустанињо њамеша изотопи 14 радиоактиви 6 C (даври нимкоњишаш Т=5700 сол) мављуд аст, ки он 2 ба миќдори начандон зиёд дар њаво бо таъсири нейтронњо E меояд. Нейтронњо бошанд, дар натиљаи 4 0 аз нитроген ба вуљуд D r0 . 2 m дар атмосфера њосилкардаи заррањои сареи me вокунишњои њастаии кайњонї ба вуљуд 2 меоянд. Ин карбон бо оксиген пайваст шуда, hvkn гази Ek карбонат En (14CO e 2) њосил мекунад. Гази карбонат ба воситаи 3 рустанињо (ѓизо) ба љисми одамону њайвонот ворид мегардад. Њар M M 4 4 1 X He гиром намунањои дарахти навбурида сонияе Z Z 2Y 2карбони таркиби e. ќариб 15 бета-зарра меафканад. 3 1 Рустанї пас аз бурида шудан ва вуљуди зинда пас аз марг 1H 1 2 дигар карбониmv радиоактив «хўрда» наметавонанд. Миќдори evB 4 2 He мављудаи ин изотоп дар љисми онњо бо мурури замон мекоњад. 2 Миќдори карбони таркиби намунањоро чен карда, n pрадиоактиви e v M M 0 e ёфтан осон аст. Ин усул барои муайян кардани Z X синни Z 1Y 1онњоро синни намунањои sin то α50–60-њазорсола натиљаи хуб медињад. Усу0 e n дар муайян кардани синни мумиёњои мисрї, ли радиокарбонї 1 sin β замонњои тотаърихї истифода шудааст. боќимондањои гулханњои Барои муайян кардани синни минералњову дигар намунањои миллионсолаву миллиардсола изотопњои дигари радиоактив - 238U, 235 U, 87Rb ва ѓ. истифода мешаванд, зеро ки умри дароз доранд. * * * Изотопњои радиоактив дар зистшиносї, тиб, саноат, кишо­ варзї, бостоншиносї ва ѓ. доираи васеи татбиќ доранд. 326 Изотопњои радиоактив чистанд ва чї татбиќњо доранд? ? 1.2. (Иловаи тарљумон). Нишонаатомњоро бо чї маќсад ва чї тавр истифода мекунанд? § 91. Асари биологии тобиши радиоактивї Тобиши моддањои радиоактив ба мављудоти зинда асари но­ матлуб дорад. Њатто њамон миќдор нуре, ки энергияаш дар сурати пурра фурў бурда шудан њарорати бадани одамро њамагї 0,001°С зиёд мекунад, фаъолияти њиссае аз њуљайрањои организмро ќатъ гардонда метавонад. Њуљайраи зинда як чизи мураккабест, ки дар сурати њатто зарари андак дидани ќитъањои алоњидааш фаъолияти худро идома дода наметавонад. Зимнан, тобиши радиоактивї њатто дар сурати суст будан ба њуљайрањо зарари љиддї расонда, беморињои хавфноке падид оварда (чунончи, боиси пайдоиши шуоъбеморї гардида метавонанд) ва агар воя (доза)-и тобиш зиёд бошад, организми зинда љони худро аз даст медињад. Тобиши радиоактивї боз аз он љињат хавфнок аст, ки вояи њатто марговари он њељ гуна њиссиёти дардмандї ба вуљуд намеоварад. Механизми таъсири њуљайракушандагии тобиши радиоактивї њанўз њаматарафа тањќиќ нашудааст. Вале аён аст, ки ин таъсирот боиси ион-ион (ионизатсия) шудани атому молекулањои муњит мегардад – дар натиља фаъолияти кимиёии он атому молекулањо таѓйир меёбад. Таъсири тобиши радиоактивиро бештар аз њама маѓзи њуљайрањо, хусусан маѓзи њуљайрањои зудтаќсимшаванда њис мекунанд. Њамин аст, ки ин тобиш пеш аз њама маѓзи устухонро хароб мекунад – ин бошад, вайрон шудани љараёни пайдоиши хунро сабаб мешавад. Пас аз ин њуљайрањои узви њазми хўрок ва узвњои дигар хароб мешаванд. Тобиши радиоактивї ба ирсият низ таъсири бад дорад. Дар бисёр мавридњо ин асар номатлуб аст. Нурборон кардани вуљуди зинда фоида низ оварда метавонад. Њуљайрањои зудафзоишёбандаи варами хабис ё худ варами бадсифат (саратон) назар ба њуљайрањои солим асари тобиши радиоактивиро хубтар њис мекунанд. Њамин аст, ки варами хабисро бо таъсири гамма-тобиши манбаъњои радиоактив фурў менишонанд 327 m0c 2 2 mc v m0 c 2 2 1 2 c Fmax 239 94 Pu 2 4 0 R 2 1 2 c(дар ин кор гамма-тобиш E E E назар E ба тобиши рентгенї, ки пеш аз E c2 m0 qα q , n k k n kn ин истифода мешуд, аст). h босамартар h h Воя (доза)-и тобиши радиоактивї. Барои ташхис додани да­ раљаи асари тобиш ба организмњои зинда мафњуми вояи тобиш истифода мешавад. Нисбати2энергияи радиоактивї Е-и 3 4тобиши He 01n 1 H 1 H 2бар фурўбурдаи моддаи нурбороншаванда массаи он модда m-ро 14 вояи тобиши истифодашаванда мегўянд ва онро чунин ифода 6C мекунанд: 2 4 0 r . 0 me 2 D E . m (10.6) Дар Манзумаи байналмилалии воњидњо (SI) вояи тобишро 2 hv Ek Eмекунанд. e1 Гр он гуна воя (доза)-и тобиш kn ифода n бо грэйњо (Гр) 3 2 аст, ки ба 1 кг массаи моддаи нурбороншаванда 1 Љ энергияи њар 1 2 M M 4 4 1 He c гуна тобиши ионанда дода мешавад, яъне Z X Z 2Y 2(тобиши ионзо) e. 1 Гр 3=1 Љ/кг. Фони11H табиї – тобишњои гуногун (тобиши кайњонї, тобиши F 1 2 evB ашёи атроф ва љисми одам) дарmv тўли як сол вояи баробар ба 0,002 4 2 He дорад. Њайати байналмилалии њимоят аз тобишњо Гр бар як одам 2 m0c 2барои ашхоси бо тобишњои гуногун ба сифати вояи n p eкоркунанда v mc 2 M Z M1Y 01 e 2 Z X вояе њаддан љоиз муќаррар кардааст баробари 0,05 Гр. Вояи ба 1 робар ба 3-10 Гр агар дар муддати sin αкўтоњ «хўрда» шуда бошад, 0 c2 одамро љањаннам мебарад. n 1 e sin βрентген (Р) ном воњиди вояи Рентген. Дар амалия, маъмулан, m0c 2 водоштї (дозаи экспозитсионї)-и тобиш истеъмол мешавад. Ин воњид меъёри ќобилияти ионофарандагии гамма-тобиш ва тобиши рентгенист. 1Р он гуна вояи гамма-тобиш ё тобиши рентгенист, ки он дар њаљми 1 см3-и њавои хушк дар њарорати 0°С ва фишори муътадил таќрибан 2·109 љуфт ион њосил мекунад (њар љуфт ион аз як иони мусбат иборат асту як электрон). Ба иборати дигар, барќаи умумии њар яке аз ин ду навъи ионњо (мусбат ва манфї) дар алоњидагї таќрибан 3·10–10 Кл аст. Адади ионњои њосилшаванда бо энергияе алоќаманд мебошад, ки онро модда фурў мебарад. Дар амалияи воясанљї (дозиметрия) 1Р-ро муодили вояи баробар ба 0,01 Гр гирифтан мумкин аст. Њимояти организм аз тобишњои гуногун. Дар истифодаи њар гуна манбаи тобиш (изотопњои радиоактив, реакторњо ва ѓ.) њамаи онњоеро, ки аз рўйи зарурат ба доираи таъсири тобишњо ворид мегарданд, њимоят кардан мебояд. m0 328 Содатарин тарзи ин гуна њимоят аз доираи хатарнок ба ќад­ ри кофї дур нигоњ доштани одамон аст. Дар ин сурат њатто агар ќобилияти тобишсусткунандагии њаворо ба эътибор нагирем њам, шиддати тобиш чаппа мутаносибан ба дараљаи дуи масофаи то манбаъ кам мешавад. Бинобар ин ампулњои дорои моддањои радио­активро бо даст гирифтан њаргиз раво нест. Барои ин кор «дастњои» махсуси механикї – манипулаторњо истифода мешаванд. Дар мавридњое, ки дар ќарибињои манбаи тобиш будани одамон (масалан, муњаќќиќон) зарур бошад, барои њимоят кардани онњо дар роњи рафти тобиш саддњои иборат аз моддањои тобиш­ фурўбаранда мегузоранд. Мушкилтар аз њама њимоят аз гамма-тобиш ва сели нейтрон­ њост, зеро онњо ќобилияти нуфузи зиёд доранд. Гамма-тобишро хубтар аз њама сурб фурў мебараду нейтронњои њароратиро – бор ва кадмий. Нейтронњои сареъро бошад, пешакї ба воситаи графит суст кардан мумкин аст. Фалокате, ки дар НАБ (неругоњи атомии барќ)-и Чернобил рўй дод, њаќиќатеро равшан сохт, ки тобиши радиоактивї чї дараља хавфбор аст. Бинобар ин њама мардумро мебояд, ки аз ин гуна хатар огањї дошта бошанд ва роњњои њимоятро ба хубї бидонанд. 1. Воя (доза)-и тобиш чист? Фони табиии тобиш чї миќдор аст? Натиљаро бо рентгенњо ? 2. ифода кунед. 3. Вояи њаддан љоизи солонаро барои онњое, ки бо моддањои радиоактив кор мекунанд, бо рентгенњо ифода кунед. Машќи 10 1. Урани 92U дар натиљаи чанд алфа- ва чанд бета-коњиш ба сурби 82Pb табдил меёбад? 2. Даври нимкоњиши радий Ra 1600 сол аст. Пас аз чанд ваќт адади атомњои ин изотоп 4 бор кам мешавад? 3. Адади атомњои яке аз изотопњои радон дар муддати 1,91 шр (шаборўз) чанд бор кам мешавад? Даври нимкоњиши ин изотопро 3,82 шр (шабонарўз) гиред. 329 4. Аз рўйи љадвали унсурњои кимиёї (љадвали Д.Менделеев) адади протонњову нейтронњои њастањои баъзе изотопњои фтор, аргон, бром, сезий ва тиллоро ёбед. 5. Энергияи бандиши њастаи њидрогени вазнин – дейтрон чї ќадар аст? Массаи дейтронро 2,014102 гиреду массаи протонро (њамроњи як электрон) 1,00728 ва массаи нейтронро 1,00866; массаи атоми карбон 1,995⋅10–26 кг аст. 6. Дар сурати протонборон кардани њастањои 11В њастањои 8Ве ба вуљуд меоянд. Дар ин маврид боз чї гуна њаста њосил мешавад? 7. Дар натиљаи падидаи нейтронро фурў бурда пора шудани њастаи 92U њастањои 56Ba ва 36Kr ва инчунин 3 нейтрони озод њосил мешавад. Энергияи бандиши хоси барийро 8,38 МэВ/нуклон, њамини криптонро 8,55 МэВ/нуклон ва уранро 7,59 МэВ/нуклон гирифта, ёбед ки дар натиљаи пора шудани як њастаи уран чї ќадар энергия хориљ мегардад. Муњимтарин хулосањои боби дањум 1. Дар физикаи њаста сохти њастањо ва табдилоти онњо мавриди омўзиш ќарор мегирад. Барои сабт (ќайд) кардани заррањои бунёдиву њастањои атомї ва инчунин барои омўхтани бархўрдњову табдилоти онњо олатњои махсус истифода мешавад. Њисобгираки Гейгер, камераи Вилсон, њубобкамера ва фотоэмулсияњо њамин гуна олатанд. 2. Дар интињои а.XIX А. Беккирел падидаи радиоактивият­ ро кашф кард. Њастањои уран, торий ва баъзе унсурњои дигар худбахуд (бе таъсироти берунї) алфа-зарра, бета-зарра ва гаммаквант меафкананд, ки онњо басе гуногунтабиатанд: гамма-квантњо мављњои электромагнитии кўтоњ (10–10–10–13 м), бета-заррањо сели электронњо ва алфа-заррањо њастањои атомии њелий мебошанд. 3. Э.Резерфорд фањмида тавонист, ки коњиши њастањои радиоактив табдилоти худбахудиест, ки дар он заррањои гуногун афканда мешавад. Мувофиќи ќонуни коњиши радиоактивї барои њар як моддаи радиоактив фосилаи муайяни ваќте вуљуд дорад, ки дар тўли он фаъолияти он модда ду бор кам мешавад. Ин фосилаи ваќт даври нимкоњиш ном гирифтааст. Даври нимкоњиш барои моддањои радиоактиви гуногун басе гуногун – аз њиссањои сония то миллиардњо сол буда метавонад. 330 4. Резерфорд њастањои атомиро бо алфа-заррањои афкандаи моддањои радиоактив алфаборон карда, њастањоро ба таври сунъї табдил дод. Њамкори ў Љ.Чедвик дар њамин гуна таљрибањо зарраи таркибии атом – нейтронро кашф кард. Барќа (заряди электрикї)-и нейтрон сифрї асту массааш назар ба массаи протон андак бешї дорад. 5. В.Њайзенберг ва Д.Иваненко модели протонї-нейтронии њастањои атомиро пеш нињоданд. Мувофиќи ин модел њастаи атом аз протонњову нейтронњо иборат мебошад. Адади массавии њаста А ба љамъи адади протонњо Z ва адади нейтронњо N баробар аст: A = Z+N. Њастањое, ки адади протонњошон баробар, вале адади нейтрон­ њошон гуногун аст, изотоп ном гирифтаанд. Изотопњо хосиятњои кимиёии якхела доранд. 6. Протонњову нейтронњо андаруни њаста ба василаи ќуввањои баѓоят пурзўри кўтоњтаъсир нигањдорї мешаванд. Ин ќуввањо ќуввањои њастаї номида шудаанд. 7. Мафњуми энергияи бандиш барои тамоми физикаи њаста басе муњим мебошад. Энергияи бандиш ададан баробари корест, ки барои ба нуклонњои алоњида таќсим кардани њаста сарф мешавад. Энергияи бандиш назар ба энергияи иониши атомњо (ионизатсияи атомњо) миллионњо бор зиёд аст. 8. Таѓйироти њастањоро дар сурати бо якдигар ё бо заррањои бунёдї, таъсири мутаќобил карданашон вокуниши њастаї (реаксияи њастаї) меноманд. Дар вокунишњои њастаї энергия њам фурў бурда шуда метавонаду њам хориљ гашта. Аксари вокунишњои њастаї дар натиљаи ба њаста задани заррањои барќаманд ё њастањои сабуки баландэнергия рўй медињанд. 9. Њастањои уран, торий ва баъзе дигар унсурњои вазнин бо таъсири нейтронњо пора шуда метавонанд. Дар натиљаи пора шудани њар як њаста таќрибан 200 МэВ энергия хориљ мегардад; илова бар ин њангоми пора шудани њар як њаста ду-се нейтрони озод ба вуљуд меояд. Ин имкон медињад, ки дар реактори атомї вокуниши њастаии занљирї воќеї гардонда шавад. Вокуниши идоранашавандаи порашуди њастањо дар бомбањои атомї амалї гардонда шудааст. 10. Дар сурати ба якдигар бархўрдани ду њастаи сабук онњо як шуда, энергияи зиёде хориљ карда метавонанд. Ин гуна вокунишњо 331 танњо дар њароратњои баланд рўй дода метавонанд – њамин аст, ки онњо вокунишњои гармоњастаї (реаксияњои термоњастаї) ном гирифтаанд. Њамин вокунишњои гармоњастаї ва энергияњои зиёди зодаи онњост, ки Офтобу ситорањоро миллиардњо сол тобон медорад. Идора кардани вокунишњои гармоњастаї њанўз муяссар нагардидааст. 11. Нахустин неругоњи атомии барќ (НАБ) дар Русия бунёд шудааст. Баъди дучори фалокат гардидани НАБи Чернобил (дар Украина) ва НАБи Фукушима (дар Љопон) барои камтар кардани эњтимоли рўйдоди ин гуна фалокатњои мудњиш тадбирњои иловагї андешида мешаванд. 12. Изотопњои радиоактив, ки бо ёрии реакторњои атомї ва суръатфизоњои заррањои барќаманд њосил карда мешаванд, дар соњањои гуногуни илм, тиб, кишоварзї ва саноат татбиќњои бисёр доранд. 13. Тобиши радиоактивї барои мављудоти зинда хавфи зиёд дорад. Бинобар ин гоњи бо онњо сарукор гирифтан тадбирњои махсуси њимоятї андешидан мебояд. 332 Боби 11. ЗАРРАЊОИ БУНЁДЇ §92. Се марњала дар инкишофи физикаи заррањои бунёдї Марњалаи якум. Аз электрон то позитрон: солњои 1897–1932. Заррањои бунёдї (заррањои элементарї) – инњо њамон «атомњои» Демокрит мебошанд дар дараљаи чуќуртар. Шумо акнун бо электрон, протон, фотон ва нейтрон камобеш шиносої доред. Хуб, зарраи бунёдї чист? Ваќте ки файласуфи юнонї Демокрит заррањои содатарини «дигар таќсимнопазир»-ро атом номид (хотирнишон бод, ки атом «таќсимнопазир» гуфтан аст), дар назари ў шояд њама чиз начандон мураккаб намуда бошад: «Њама ашё, њайвоноту наботот аз заррањои таќсимнопазиру таѓйирнопазир таркиб ёфтаанд. Њама табдилоти дар олам рўйдињанда – ин таѓйири љойи атомњо њасту бас. Њама чизи олам љорист, њама чиз таѓйирпазир аст, ба љуз атомњо, ки таѓйирнопазиранд». Аммо охири а.XIX ошкор гашт, ки сохти атом басе мураккаб аст ва электрон чун љузъи таркибии атомњо дар њоли људої «дида» шуд. Баъд (дар а.ХХ) заррањои таркибии њастаи атом – протон ва нейтрон кашф шуданд. Аввалњо ин заррањоро хиштњои асосии олами моддї, яъне мабдаъ (аввал, ибтидо)-и таќсимнопазиру таѓйирнопазир мепиндоштанд – он сон, ки атомњо дар назари Демокрит менамуданд. Марњалаи дуюм. Аз позитрон то кваркњо: солњои 1932-64. Њама заррањои бунёдї ба якдигар табдил ёфта метавонанд. Аммо вазъи муайянї ва љолиб дер напоист, зеро олами заррањо начандон сода будаст, ки менамудааст: ин дафъа њам (вале акнун дар дараљаи чуќуртар) равшан гашт, ки зарраи таѓйирнопазир умуман вуљуд надорад. Худи калимаи «элементарї», ки мо чун сифати заррањо истеъмол кардаем, духўра аст. Аз як та­раф, элементарї – ин ба худии худ маълум, чизи содатарин асту аз тарафи дигар, «элементарї» гуфта як чизи асосї, бунёди њама чизњоро мефањманд 333 ва мањз дар њамин маънї њозир заррањои зератомї (яъне заррањои назар ба атом хурдтар, ба маънии «заррањое, ки атом аз онњо таркиб ёфта метавонад»)-ро заррањои «элементарї» меноманд1. Заррањои бунёдии маълумро мисли атомњои Демокрит таѓйир­ нопазир донистан мухолифи далеле мебуд, ки «Њељ зарра абадї нест». Аксари заррањое, ки њоло «зарраи бунёдї» номида мешаванд, њатто дар сурати вуљуд надоштани таъсироти берунї на бештар аз миллионяки сония умр мебинанд. Чунончи, умри нейтрони озод (яъне нейтрони беруни њаста) таќрибан 16 даќ аст. Танњо чањор зарра – фотон, электрон, протон ва нейтрино – таѓйирнопазирии худро нигоњ дошта метавонанд, ба шарте ки њар яки онњо дар дунёи том тоќаву танњо бошад (нейтрино аз барќа мањрум аст, массаи оромишаш, шояд, баѓоят ночиз ё њатто сифрї бошад). Электрону протон «бародарони» бисёр хавфноке доранд, ки дар бархўрд бо онњо мањв мешаванд (ва ба љойи онњо заррањои нав ба вуљуд меоянд). Фотони афкандаи чароѓи рўйи миз на бештар аз 10–8 с мезияд – ин муддатест, ки барои то ба рўйи миз расидан ва фурў рафтани он фотон зарур аст. Танњо нейтриноњо ќариб безаволанд, зеро таъсири мутаќобили онњо бо заррањои дигар баѓоят суст аст. Аммо нейтриноњо њам дар сурати бо заррањои дигар бархўрдан мањв мешаванд, бо вуљуде ки ин гуна бархўрдњо басе кам воќеъ мегарданд. Њамин тариќ, пажўњандагони олами микрозаррањо дар кўшиши љустуљўи дар олами таѓйирпазир ёфтани бунёди таѓйирнопазир худро на дар рўйи «хорои пойдор», балки дар рўйи «реги равон» диданд. Њама заррањои бунёдї ба якдигар табдил меёбанд ва мањз њамин табдилоти мутаќобил тарзи асосии вуљуд доштани онњост. Равшан гашт, ки тасаввуроти маъмулї дар бораи таѓйирно­ па­зир будани заррањои бунёдї пояи устувор надоштааст. Њамин буд, ки ин тасаввурот аз байн рафт. Вале ѓояи таљзиянопазирии заррањо барљой монд. 1. Мањз њамин буд, ки мо мафњуми «заррањои бунёдї»-ро истифода кардаем, чаро ки духўра нест, яъне назар ба «заррањои элементарї» сањењтар мебошад. (С.Ќ.) 334 Заррањои бунёдї то он љо «бунёдї» мебошанд, ки дигар таќсим намешаванд, аммо хосиятњои онњо бепоён аст. Ин аст пояи чунин хулоса. Бигзор, дар сари мо хоњиши тањќиќи масъалаи аз кадом заррањои суббунёдї (яъне заррањое, ки заррањои бунёдї аз онњо таркиб ёфта метавонанд, заррањои зербунёдї) иборат будани, масалан, электрон пайдо шавад. Чї бояд кард, ки электрон љузъљузъ шавад? Дар ин роњ танњо як тарз вуљуд дорад. Ин мањз њамон тарзест – зарбаи сахт, ки онро кўдак барои донистани чигунагии даруни бозича ба кор мебарад. Равшан аст, ки электронро бо путк задан моро ба мурод намерасонад – онро бо электрони дигари баландсуръат ё бо ягон зарраи дигари баландсуръат задан мебояд (!). Мошинњои сур­ ъатфизои њозира заррањои барќамандро суръатњои ба суръати рўшної басе наздик бахшида метавонанд. Хуб, дар бархўрди заррањои баландэнергия чї падида рўй медињад? Ин заррањо њаргиз он тавр майда-майда намешаванд, ки онњоро љузъњои таркибии он заррањо пиндоштан мумкин бошад. Не, онњо заррањои наве тавлид месозанд, ки дар рўйхати заррањои бунёдї мављуданд. Њар ќадре ки энергияи заррањои бархўранда зиёд бошад, адади заррањои зодаи онњо њамон ќадр бештар ва зимнан, массаи онњо њамон ќадр зиёдтар хоњад буд, зеро дар сурати афзудани суръати зарра массаи он зиёд мешавад. Аслан њамагї аз як љуфт зарраи афзудамасса њама заррањои маълумро њосил кардан имконпазир аст. Дар рас. 189 натиљаи бо њас­ таи нуќраи таркиби фотоэмулсия бархўрдани њастаи карбони дорои энергияи 60 ГэВ (гигаэлектронволт, яъне 109 эВ) тасвир ёфтааст. Чї навъе, ки аён аст, њастаи нуќра пора-пора мешавад ва ин порањо њар сў пош мехўранд. Дар айни њол чандин зарраи нав њосил мешавад – пионњо ном заррањо (ё худ π-мезонњо) ба вуљуд меоянд. Ин гуна вокунишњо дар бархўрди њастањои тавассути суръатфизо шитобгирифтаи релативї бори аввал дар Лабораторияи энергияњои Рас. 189 335 баланди Пажўњишгоњи муттањидаи тадќиќоти њастаї (ПМТЊ)-и ш. Дубна тањти роњбарии А.М.Балдин ба вуљуд оварда шудаанд. Дар ин таљрибањо «љомаи электронї»-и њастањои карбон ба воситаи нури лазерї канда шуда буд. Эњтимол дорад, албатта, ки дар бархўрди заррањои соњиби энергияњои басе баланди њанўз дастнорас ягон навъ заррањои нав мушоњида шавад. Вале ин моњияти масъаларо таѓйир намедињад. Заррањои дар натиљаи бархўрд тавлидёфтаи навро ба њељ ваљњ ќисми таркибии «модарони» онњо донистан дуруст нест. Чаро? Чунки заррањои «фарзанд», агар шитоб дода шаванд, нињоди худро таѓйир надода, балки танњо массаашонро афзуда, дар навбати худ, дар натиљаи бархўрд якбора чанд зарраи айнан монанди «модари» худ ва боз чандин зарраи дигар тавлид карда метавонанд. Њамин тариќ, аз рўйи тасаввуроти имрўза заррањои бунёдї заррањои аввалия, заррањои «дигар таќсимнопазире» мебошанд, ки тамоми олами моддї аз онњо таркиб меёбад. Аммо таќсимнопазирии заррањои бунёдї њаргиз он гуна маънї надорад, ки онњо гўё сохтори дарунї (яъне дарун) надошта бошанд. Марњалаи сеюм. Аз фарзияи кваркњо (с.1964) то рўзњои мо. Аксари заррањои бунёдї сохти мураккаб доранд. Аввали солњои 60-ум бар ин ки њама заррањои ба истилоњ «зар­ рањои бунёдї» дар њаќиќат бунёдианд, шакку шубња пайдо шуд. Заминаи ин гумон басе сода буд: адади ин заррањо хеле зиёд буд. Кашфи зарраи бунёдии нав њамеша музаффарияти бузурги илм буд ва њаст. Вале дер боз њар як комёбии навбатї ин ё он дараља ташвиш ба миён меоварад. Ва ин комёбињо, бе муболиѓа, яке дар пайи дигар ба даст меомаданд. Охири солњои чињилуми асри ХХ гурўњи заррањое кашф шуд, ки заррањои «аљиб» ном гирифтанд. Ин гурўњ аз каонњо (ё худ К-мезонњо) ва њиперонњо иборат мебошад. Њиперонњо заррањоеанд, ки массаи назар ба нуклонњо (яъне заррањои њастаї) бештар доранд. Номашон њам аз њамин љост. Солњои њафтодум ба ин гурўњ гурўњи заррањое зам шуд, ки заррањои «малењ» ном гирифтаанд. Њамон ваќтњо заррањои баѓоят кўтоњумре низ кашф шудаанд, ки њамагї 10–22–10–23 с умр мебинанд. Ин заррањо, ки ададашон аз 200 беш аст, резонансњо ном гирифтаанд. Ана њамон ваќт (с.1964) М.Гелл-Манн ва Љ.Свейг ин гуна аќида изњор карданд: њама заррањои дар таъсироти мутаќобили 336 14 64 2 C H H He 01n 2 E 4 0 14 1 2 D r0 .C m0 2 c m me 6 m , 2 2 њастаї) ки зўр (ё худ таъсироти 4мутаќобили E иштироккунанда, 2 1 p2 m0 D En hadros r0 (аз02hv .kn Ek юнонии e њадрон ном гирифтаанд калимаи ќавї, бузург), c m me 3 2 аз заррањои таркиб ёфтаанд. 1 2 бунёнитар, азMкваркњо M 4 4 m0 1 22He c Z 2Y hvkn касрї Ek ZX E p e ва e. Протон аз се Кваркњо барќаи доранд: n 3 3 2 2p таркиб меёбад. 1 Нейтрон 1 кварк M M 4 H 4 њам. F 1 1 1 касе c Z X ба Z воќеї 2Y 2 He будани кваркњо e. mv 2 шак evB надорад, t Дар замони њозира 4 2 3 бо вуљуде ки онњоро дар њолати озод ошкор кардан муяссар на2 He p 2 1 H гоњ муяссар нагардад. m0c њељ F шудааст2 ва шояд 1 1 2 Мављудияти n p e кваркњоро v E mc собит M M 0mv evB t таљрибањое ки дар онњо аз протон­ њо ва нейтронњо X Y e 2мекунанд, Z Z 1 1 4 2 2 He пареш хўрдани баѓоят баландэнергия мавриди тањќиќ 1 электронњои 2 2 m c 0 2 c 0 гирифтааст. n p шаштост. en vsin α ќарор Адади кваркњои гуногун E mc M M 1 e 0 X Y e 2 Z Z 1њоло 1 равшан аст, сохтори sinдарунї β Кваркњо, то љойе, ки (ё соE0 1 m0c2 2 датар гўем, дарун) надоранд ва дар ин маънї заррањои њаќиќатан sin α 0 c n бунёдї мебошанд.1 e sin β 2 E0 m0c Заррањои сабуке, ки дар таъсироти мутаќобили зўр иштирок E0 m0 c 2m m0 , 2 21 3 1 намекунанд, лептон ном доранд (аз калимаи юнонии leptos - сабук). Лептонњо низ мисли кваркњо шаштоанд (электрон, се навъ нейтрино ва боз ду зарраи дигар – мюон ё худ мю-мезон ва таулептон, ки назар ба электрон массаи зиёдтар доранд). Кваркњо ва лептонњо заррањои њаќиќатан бунёдї мебошанд. §93. Кашфи позитрон. Антизаррањо Мављудияти позитронро, ки дугоники электрон мебошад, њанўз с.1928 олими инглис П.Дирак ба таври назарї пешгўї кардааст. Дирак инчунин пешгўї карда буд, ки дар мавриди бо якдигар бархўрдани электрону позитрон њардуи онњо бояд мањв шаванд ва дар натиља ба љойи онњо фотонњои баландэнергия ба вуљуд биёянд. Падидаи акс – тавлиди љуфти электрону позитрон, масалан, дар натиљаи бо њастаи атом бархўрдани фотони баландэнергия низ имконпазир аст (энергияи фотон ё худ массаи он бояд аз љамъи массањои заррањои пайдошаванда, яъне электрону позитрон зиёд бошад). Позитрон с. 1932 ба василаи камераи дар майдони магнитї љододашудаи Вилсон ошкор карда шуд. Аломати барќаи позит­ рон аз рўйи самти хамиши «радди по» (пай)-и он маълум шуд. Аз рўйи радиуси каљї ва энергияи позитрон нисбати барќаи он бар массааш ёфта шудааст. Ин нисбат модулан њамчени њамин 337 гуна бузургии ташхисдињандаи электрон будааст. Дар рас. 190 нахустин сурате тасвир ёфтааст, ки мављудияти позитронро собит мекунад. Позитрон аз поён сўйи боло њаракат кардааст ва дар вараќаи сурбии сари роњаш ќисми энергияашро гум кардааст. Њамин аст, ки каљии роњи рафти он афзудааст. Падидаи дар вараќаи сурбї бо таъсири гамма-квант пайдо шудани љуфти электрон-позитрон дар рас. 191 тасвир ёфтааст. Ин сурат ба воситаи камераи Вилсон гирифта шудааст. Ин ки мањви як навъи заррањо ва тавлиди заррањои дигар дар вокунишњои байни заррањои бунёдї на пайдоиши таркибњои нави љузъиёти заррањои куњна, балки мањз падидаи табдил мебошад, аёнитар аз њама дар љараёни бархўрдан ва мањв гардидан (ё, чї навъе ки мегўянд, дар сурати аннињилатсия, яъне мањв шудан, њељ шудан)-и љуфти электрон-позитрон зоњир мегардад. Њардуи ин заррањо барќаи муайян ва дар њолати оромї массаи муайян доранд. Аммо фотонњои дар ин маврид тавлидшаванда барќа надоранд; онњо соњиби массаи оромиш низ нестанд: онњо дар њоли оромида вуљуд дошта наметавонанд. Дар ваќташ кашф, тавлид ва мањви љуфти электрон-позитрон дар байни муњаќќиќон боиси сар задани њаяљони илмии зиёде гардида буд. То он дам касе гумон намебурд, ки «пиртарин» зарра, муњимтарин маводи сохтмони атомњо – электрон нопойдор буда метавонад. Баъдњо дугоникњо (ба маънои антизаррањо)-и њама заррањо кашф шуданд. Антизаррањо (ё, ба оњанги тољикї гўем, подзаррањо) ба заррањошон аз он сабаб муќобил гузошта мешаванд, ки гоњи 338 Рас.190 Рас.191 дучор омадан ба зарраи худ онњо якдигарро мањв месозанд, њарду зарра нест мешаванд ва ба квантњо ё заррањои дигар табдил меёбанд. Соли 1955 антипротон ва с. 1956 антинейтрон ошкор шуданд. Барќаи антипротон манфист. Њозир равшан аст, ки тавлиди љуфти зарра-антизарра ва гоњи вохўрд мањв гардидани онњо дар баробари электрону позитрон заррањои дигарро низ хос мебошад. Атомњое, ки њастањошон аз антинуклонњо (яъне аз анти­про­ тонњо ва антинейтронњо) таркиб ёфтаанду ќишр (љома)-ашон аз позитронњо иборат аст, антимодда (подмодда) ба вуљуд меоваранд. Соли 1969 дар Иттињоди Шўравии собиќ бори аввал дар дунё њастаи антињелий њосил карда шудааст. Дар лањзаи ба њам бархўрдани модда ва антимодда энергияи оромиши онњо ба энергияи квантњои тавлидшаванда мубаддал мегардад. Энергияи оромиш дар Кайњон бузургтарин ва марказиятёфтатарин махзани энергия мебошад. Ва танњо дар натиљаи падидаи њељшуд (аннињилатсия) ин энергия пурра хориљ гашта, ба навъњои дигар табдил мешавад. Аз ин рў, антимодда мукаммалтарин манбаи энергия, «серѓизотарин» сўзишворист. Њоло гуфтан муњол аст, ки инсон тарзи истифодаи ин «сўзишворї»-ро кай дармеёбад. * * * Метавон умед баст, ки дар ояндаи начандон дур муаммои асосии физикаи заррањои бунёдї (ва умуман муаммои асосии илми физика) шикофта мешавад: тайф (спектр)-и массањои заррањои бунёдї ба даст оварда мешавад, масъалаи пайдоиши барќа ва дигар собитњои таъсироти мутаќобили заррањо дарк мешавад. ? 1. Се марњалаи инкишофи физикаи заррањои бунёдї, ки дар ин банд овардем, чї тафовут доранд? 2. Электрон сабуктарин зарраи барќаманд мебошад. Кадом ќонуни ба шумо маълуми баќо ба фотонњо табдил ёфтани электронро манъ мекунад? 3. Њама заррањои бунёдии устуворро номбар кунед. 4. Басомади гамма-квантњои дар натиљаи бархўрд ва њељшуд (анни­ њилатсия)-и электрону позитрон тавлидёфта чанд аст? 339 1 2 c2 r0 m0 4 0 2 . me2 D E m 2 e 3 1 5.2 Оё дар њубобкамера M M 4 радд 4 (пай)-и зарраи барќаманди умраш 1 X Y He c Z Z 2 2 e. 10–23 с-ро мушоњида кардан имконпазир њаст? 3 p 6. Кварк чист?1H F 1 1 2 t 7. (Иловаи тарљумон) Ифодаи mv evB чї ѓалат дорад ва онро 4 2 2 Heкардан мебояд? 2тавр ислоњ чї m0c n p e v E mc 2 M M 0 p 2 hvkn Ek En X Y e Z Z 1 1 2 1 2 Муњимтарин хулосањои боби ёздањум sin α 0 c n 1 e sinаввалия, β 2 Заррањои бунёдї њамон заррањои њамон заррањои E0 m0c1. содатарине њастанд, ки дар љараёни «шикастанњо»-и оянда дигар намешикананд, дигар ба љузъњои таркибї таќсим намешаванд. Њама буди олами моддї аз њамин заррањо таркиб ёфтааст. 2. Заррањои бунёдї чизњои ќарору бењаракат нестанд. Њама заррањои бунёдї ба якдигар табдил ёфта метавонанд ва ин табдилоти мутаќобил тарзи асосии вуљуд доштани онњост. Аксари заррањои бунёдї нопойдоранд ва бо мурури замон худбахуд ба заррањои дигар мубаддал мешаванд. Аз ин «ќоида» фотон, электрон, протон нейтрино истисно њастанд. 3. Њама заррањо дугоник – антизарра доранд. Чунончи, по­ зитрон антизарра (подзарра)-и электрон мебошад. Зарра ва антизарра массањои баробар доранд; барќањои онњо низ баробар, вале аломатшон гуногун аст. Дар сурати ба њам бархўрдани зарраву антизарра онњо якдигарро мањв мекунанд, њељ (аннињилатсия) мешаванд, ба заррањои дигар табдил меёбанд. Дар натиљаи њељ шудани электрону позитрон ду (ё се) гамма-квант ба вуљуд меояд. 4. Аввали солњои 60-уми асри гузашта адади заррањое, ки «зар­рањои бунёдї» номида мешуданд, њамроњи резонансњо ном зар­рањои баѓоят кўтоњумр (умрашон 10–23 с) ба 300-400 расид. Бинобар ин фарзияе ба миён омад, ки њама заррањои зўртаъсир (ба иборати дигар – њадронњо) аз заррањои бунёдитар – аз кваркњо таркиб меёбанд. Нишони мављудияти кваркњо андаруни протонњо ва нейтронњо дар таљрибањое ба даст омад, ки дар онњо пароканиши электронњову нейтриноњои баландэнергия ва нуклон тањќиќ шудааст. Валекин кваркњоро дар њоли озод ошкор кардан муяссар нагардидааст. Аз афташ, нуклонњо ва дигар заррањои кваркдорро љузъ-љузъ, яъне кварк-кварк кардан илољ надорад, зеро ќувваи таъсироти мутаќобили кваркњо ба ќадри дур шудани онњо аз якдигар кам не, балки, баръакс, зиёд мешавад. 340 АЊАМИЯТИ ФИЗИКА ДАР ШАРЊИ БУНЁДИ ФИЗИКИИ ОЛАМ ВА ПЕШБУРДИ ИСТЕЊСОЛОТ §94. Манзараи физикии ягонаи олам Њамин тариќ, шумо, хонандаи азиз, омўзиши физикаи макта­ биро ба поён овардед. Њар яки шумо камубеш бо дурдонањои илмии мањсули омўзиши шаклњои гуногуни њаракати њайуло (материя), сохт ва хусусиятњои љисмњои гуногун шиносої пайдо кардед. Ин дурдонањоро дар тўли асрњо олимони тамоми дунё андўхтаанд. Илми физика моро бо умумитарин ќонунњое ошно мегардонад, ки онњо љараёни њодисоти дар олами атрофи мо ва умуман дар Коинот воќеишавандаро идора мекунанд. Маќсади физика дарки ќонунњои умумии табиат ва дар заминаи онњо шарњ додани рўйдодњои табиї мебошад. Ба андозаи ба ин ќулла њар чї наздиктар шудан дар пеши назари пажўњандагон оњиста-оњиста манзараи бошукўњ ва мураккаби ягонагии табиат њувайдо гашт. Олам на маљмўи рўйдодњои људогонаи бе назму низом, балки зуњуроти гуногунрангу сершумори њамон ягонагии људонопазир мебошад. Манзараи механикии олам. Манзараи бошукўњ ва ягонаи дар заминаи механикаи Нйутон бунёдшудаи олам бисёр наслњои олимонро ба гирдоби њайрат андохтааст ва њоло њам њайрон медорад. Ба аќидаи Нйутон тамоми олам «аз заррањои сахт, заррањои дорои вазн, нуфузнопазир ва њаракатманд» иборат мебошад. Ин «заррањои аввалия мутлаќо сахтанд: онњо назар ба љисмњои аз њамин заррањо таркибёфта беандоза сахтанд, ки њаргиз фарсуда намешаванд ва намешикананд». Онњо аз якдигар асосан бо сифати худ, бо массаи худ (яъне аз љињати миќдорї) фарќ мекунанд. Њама шукўњ, њама рангорангии олам – ин натиљаи гуногунии њаракати заррањо мебошад ва моњияти дохилии заррањо дар дараљаи дуюми ањамият ќарор мегирад. Заминаи ин гуна манзараи ягонаи олам хусусияти њамафароги­ ран­дагии ќонунњои нйутонии њаракати љисмњо мебошад. Чї љирм­ њои азими кайњонї ва чї хурдтарин гарддонањои бодсавор дар оромишу њаракати худ тобеи њамин ќонунњо мебошанд. Ва њатто 341 шамол, яъне њаракати дар чашм нонамоёни заррањои њаво низ тобеи њамин ќонунњо мебошанд. Дар тўли асрњо муњаќќиќон бовар доштанд, ки ќонунњои асосї ва ягонаи табиат ќонунњои Нйутонанд. Чунончи, олими фаронсавї Лагранж мегуфт, ки «касе дар олам хушбахттар аз Нйутон нест, зеро танњо як бор, танњо як одамро муяссар мегардад, ки манзараи оламро бунёд бигзорад». Вале инкишофи минбаъдаи илм нишон дод, ки манзараи одии механикии олам номукаммал будааст. Тањќиќи рўйдодњои электромагнитї нишон дод, ки онњо тобеи механикаи Нйутон нестанд. Максвелл навъи нави ќонунњои бунёнї, ќонунњои асосиеро кашф кард – ќонунњои ифодакунандаи рафтори майдони электромагнитї, ки аз ќонунњои механикаи Нйутон ба куллї фарќ доранд. Манзараи электромагнитии олам. Дар чањорчўбаи механикаи Нйутон чунин тасаввур мешуд, ки љисмњо аз тариќи љойи холї, аз тариќи хало (вакуум) ба якдигар бевосита таъсир мекунанд ва ин таъсирот (таъсироти мутаќобил) мувофиќан ба нуктањои назарияи таъсири дур дар як они воњид сурат мегирад. Баъди бунёд шудани электродинамика тасаввуроти пажўњандагон дар бораи ќуввањо моњиятан таѓйир ёфт. Њар яке аз љисмњои мутаќобилан таъсиркунанда майдони электромагнитие ба вуљуд меоварад, ки он дар фазо бо суръати нињої густариш меёбад. Таъсироти мутаќобил ба воситаи ана њамин майдон сурат мегирад (ва ин талаби назарияи таъсири наздик аст). Ќуввањои электромагнитї дар табиат басе зиёд дучор меоянд. Онњо дар њастаи атомї, дар худи атом, дар молекула, дар байни молекулањои људогонаи љисмњои макроскопї амал мекунанд. Сабаб он аст, ки дар таркиби њама атомњо заррањои дорои барќа, заррањои барќаманд вуљуд доранд. Асари ќуввањои электромагнитї њам дар масофањои баѓоят кўтоњ (чунончи: дар њастаи атом) ва њам дар масофањои кайњонї (тобиши электромагнитии ситорањо) зоњир мегардад. Инкишофи электродинамика боиси ба миён омадани кўшиш­ њои бунёдгузории манзараи электромагнитии ягонаи олам гардид ва, аз ин рў, њама рўйдодњои олам тобеи ќонунњои таъсироти мутаќобили электромагнитї пиндошта мешаванд. Манзараи электромагнитии олам пас аз бунёди назарияи махсуси нисбият ба ављи худ расид. Маънии аслии нињої будани сур­ ъати густариши таъсироти мутаќобили электромагнитї дарк шуд, 342 2 N N10 n 2 m 2 2c hv A t m 2 A N N0 2 T . υ t 2 NmN0 t2 T .F A 238 vmin 92 U A 238 h U . 92 p h дар бораи нав ба τ вуљуд 1,4T омад, муодилањои F ваќт ва фазо таълимоти n h τ t1,4T эљод шуд, ки муодилањои релативие нйутонии њаракатро барои 14 2π 5 7N 14p mυ суръатњои баланд иваз мекунанд. N 7 14 4 17 1 hv механикии олам мекўшиданд, υДар замони равнаќиmманзараи 7 N 2 He 8 O 1 H 2 14 4 17 1 v c N He O H 2 1 ки 7рўйдодњои дар чањорчўбаи механикии дар m0 8 электромагнитиро 2 m hv h 9 4 12 1 муњити махсус – эфири љањонї рўйдињанда (ё худ њодисшаванда) 2 p mc 4 Be 2 He 6 C 0 n 12 1 hv h 9 4 1 c λ 0 n манзараи нав, баръакс, кўшиданд, ки ќонунњои дињанд. c шарњ 4 Be 2 He 26 C Дар c c λ E њаракатро бо назарияиmэлектромагнитї гардонанд, 2 Mалоќаманд 2б d 2 2 Eб c ) , M кўшиданд, чун «лахтањои» майдони электро­ k 2 1 2 c 2 ки заррањои моддаро 2 7 1 4 4 2 c муоина кунанд. магнитї 3 Li 1 H 2 He 2 He m 7 1 4 4 hv A 2 d Li H He He 3 Аммо 1 2 2 дар 2 заминаи манзараи электромагнитї шарњ додани m2 2 27 1 24 4 Ak 2 ) . 13 Al 0 n 1 Na 2 He 1 1 2 рўйдодњои 0,999 999 99944. 2 на27њама электромагнитї муяссар гардид. Муодилањои 24 4 13 Al c 0 n 1 Na 2 He A 7 1 4 4 њаракати заррањо ва ќонуни мутаќобили љозибавиро v vmin таъсироти kd 4 A 3 Li 1 H 2 He 2 He h электромагнитї 1 m 4 чањорчўбаи дар37Li назарияи майдони њосил кардан 0 H He He in 2 2 p 1 h 235 2 d1 ) 2hk dимкон . надорад. Ѓайр аз ин, заррањои нави E hv ω 92 U хунсо ва навъњои нави 235 1 2 v ω 92 U таъсироти cмутаќобил ошкор гардиданд. Табиат назар ба он ки h 238 239 d 10e vна . ќонуни дар ибтидо тасаввур мерафт, хеле мураккаб будааст: 92 U 93 Np 238 p 239 0 2 π U Np e v . F 1 ва на ќувваи ягона ќодир нестанд, ки њама гуно92 93њаракат ягонаи t 239 239 0 h гунии рўйдодњои оламро 239 p фаро бигиранд. 93 Np 94 Pu 1 e v 239 0 m v њайулоλ (материя). Олам баѓоят рангоранг 0 94 Pu 1 e Ягонагии сохти 93 Np 2 239 2 аст. Бо вуљуди моддаи ситорањову моддаи Замин якранганд, qα q 94 Pu m0cин, 2 239 Fmax E mc Pu 2 qα q монандї доранд. њама љирмњои Кайњон 94 2 Атомњои таркибдињандаи 4 R 0 1 2 4 0 R 2 мутлаќо якхеланд. Чї мављудоти зинда ва чї чизњои бељон аз c Ek En Ek En λD њамон як атомњо таркибv ёфтаанд. kn E En k k En . Ek h h h d E атомњо сохтори якхела Њама доранд ва аз як навъ заррањо h h h m 2 иборатанд. c Њастаи атом аз протонњову нейтронњо таркиб ёфтаасту (ќишр)-и он – аз электронњо. Таъсири њаставу 2 3 мутаќобили 4 1 6 10 5 cм љома E0 m0 c 2 1 H 1 H 2 He 0 n 2 3 4 ба 1воситаи майдони электромагнитї (ки пайкњои он электронњо 1 H 1 H 2 He 0 n 14 m0 фотонњоанд) сурат мегирад. 6C 14m , 2 6C Андаруни њаста протонњову 4 0 2 нейтронњоEба воситаи пионњо (ё 1 D r0мутаќобил . E c2 худDпї-мезонњо) таъсири мекунанд. 0 2 m (Ба иборати дигар, me2 . 2 m пионњо чун пайкњои майдони њастаї муоина мешаванд). Њангоми me m0 2 1Ek En hv p e kn коњидани нейтрон нейтрино ба вуљуд меояд. 2 3 Ek En 2 e Ѓайр аз ин, бисёр заррањои бунёдї ва таркибї кашф 1 M M 4 дигари 4 3 2 1 c Z X Z 2Y 2 He e. Вале наќши камобеш муњим доштани онњо танњо дар 1 MZ 42Y 24He шудаанд. 3 e . соњаи баланд зоњир мегардад. 3p энергияњои 1 H 2 2 M 0 Z 1Y 1 e F 1 1 2 mv evB t 1 2 4 2 He сањењ нест, зеро mvљо нейтрино evB 1. Ин гуфтан чандон њангоми коњидани нейтрон 2 2 m c2 2 0(р), як электрон (е-) ва як антинейтрино (n) протон n p e (v ) ба вуљуд меояд: E якmc M M 0 Z X Z 1Y 1 e n p e v . (С. 2 Ќ.). 1 sin α nE m c 2 0 sin β0 c2 0 1 e n sin α sin β 343 Дар нимаи аввали а.ХХ муњаќќиќони олами микрозаррањо ин гуна хулосаи баѓоят муњим гирифтанд: њама заррањои бунёдї ба якдигар табдил ёфта метавонанд. Солњои њафтодум дарк шуд, ки њадронњо (яъне заррањои зўр­таъсир) аз кваркњо ном заррањои зербунёдї таркиб меёбанд. Кварк­њо мисли лептонњо (заррањои сабук) заррањои њаќиќатан бунёдї мебошанд. Пас аз кашфи заррањои бунёдї ва табдилоти онњо дар манзараи ягонаи олам, пеш аз њама масъалаи ягонагии сохти њайуло дар мадди назар меояд. Заминаи ин ягонагї моддї (материалї) будани њамаи заррањои бунёдї аст. Заррањои бунёдии гуногун шаклњои муайян ва гуногуни мављудияти њайуло њастанд. Манзараи физикии олам аз нигоњи физикаи муосир. Ягонагии олам танњо бо ягонагии сохти њайуло (материя) мањдуд нест, балки њам дар ќонунњои њаракати заррањову њам дар ќонунњои таъсироти мутаќобили онњо зоњир мегардад. Бо вуљуди гуногунии њайратангези таъсироти мутаќобили љисмњо аз рўйи маълумоти њозираи илмї дар табиат танњо чањор навъ ќувва њаст: ќуввањои љозиба, ќуввањои электромагнитї, ќуввањои њастаї ва ќуввањои суст (ё таъсироти мутаќобили суст). Таъсироти мутаќобили суст асосан дар мавридњои ба якдигар табдил ёфтани заррањои бунёдї зоњир мегардад. Ин чањор навъ ќувва дар фазои беканори Кайњон, дар њар гуна љисми заминї (аз љумла дар мављудоти зинда), дар атому њастаи он ва дар њама табдилоти заррањои бунёдї зоњир гардида метавонанд. Таѓйироти инќилобии тасаввуроти классикї дар бораи манзараи физикии олам пас аз кашфи хосиятњои квантии микрозаррањо ва дарки табиати онњо рўй дод. Њамќадамона бо пайдоиши физикаи квантї, ки њаракати микрозаррањоро тавсиф медињад, љузъиёти нави манзараи физикии олам паёпай ба майдон омадаанд. Ба модда (ки сохти канда-канда ё худ мунфасила дорад) ва майдони бефосила (муттасила) таќсим кардани њайуло маънии мутлаќи худро гум кард. Њар як майдон пайкњо (квантњо)-и ба худ хос дорад: майдони электромагнитї ба воситаи фотонњо мављудият пайдо мекунаду майдони њастаї – ба воситаи пионњо (пї-мезонњо) ва дар дараљаи чуќуртар – ба воситаи глуонњо ном заррањое, ки кваркњоро бо якдигар алоќаманд мегардонанд. Дар навбати худ, њама заррањо хосиятњои мављї зоњир мекунанд. Дугунагї (дуализм)-и «зарра-мављ» њама шаклњои њайулоро 344 хос мебошад. Зоњиран, дар чањорчўбаи як назария тавсиф додани хосиятњои якдигарро гўё истиснокунандаи заррагї ва мављї аз он љињат имконпазир мебошад, ки ќонунњои њаракати њама микрозаррањо рафтори оморї (ё худ рафтори эњтимолотї, рафтори статистикї) доранд. Ин далел ба таври «мутлаќ» пешгўї кардани рафтори ин ё он микрозарраро имконнопазир мегардонад. Ќонуниятњои назарияи квантї комилан умумианд: онњо барои тавсифи њаракату таъсироти мутаќобил ва табдилоти мутаќобили њама заррањо ќобили истифода мебошанд. Њамин тариќ, физикаи муосир хусусиятњои ягонагии табиатро дар пеши назари мо басе равшан љилвагар месозад. Бо вуљуди ин, мо бисёр љињатњо ё, шояд, њатто худи моњияти физикии ягонагии оламро њанўз њам то умќ дарк накарда бошем. Маълум нест, ки чаро адади заррањои бунёдї хеле зиёд аст, чаро онњо мањз њамон гуна массаву барќа ва дигар мушаххасот доранд, ки доранд. То њол њамаи ин бузургињо ба таври таљрибавї ёфта мешаванд. Хушбахтона, ваќтњои охир дар байни навъњои гуногуни таъсироти мутаќобил алоќамандии муайяне ба назар расидан дорад. Аллакай таъсироти мутаќобили электромагнитї ва суст як карда шудааст ва назарияи ин ягонагї назарияи таъсироти мутаќобили электросуст ном гирифтааст. Сохтори аксари заррањои бунёдї, метавон гуфт, умуман дарк шудааст. «Ин љо он ќадр сирру асрор, он ќадр фикрњои олї нињон аст, ки сарфи назар аз кўшиши садњо мутафаккири зарифтарини њазор­ солањои охир њанўз њам шикофта нашудаанд ва њисси фара­њангези кашфиёту љустуљўњои амиќ њанўз њам барљой мебошад». Ин гуфтаи Галилей бо вуљуди умри севунимасра доштан њанўз њам ќимати худро гум накардааст. Љањонбинии илмї. Ќонунњои бунёние, ки дар љабњаи табиат­ шиносї ва хусусан илми физика дарк шудаанд, аз љињати печидагї ва умумияти худ назар ба далелњое, ки тадќиќи њар гуна рўйдоди табиї аз онњо сар мешавад, мураккабтару умумитар мебошанд. Бо вуљуди ин, ќонунњои физикї ба дараљаи рўйдодњои содаи бевосита мушоњидашавандаи табиї боварибахш ва воќеианд. Ин ќонунњо дар ягон маврид, ба њељ ваљњ вайрон намешаванд. Шумораи њарчи бештари одамон дарк мекунанд, ки ќонунњои физикї, ќонунњои идоракунандаи табиат барои мўъљиза љой на345 мемонанд. Дарки ин ќонунњо инсониятро имкон медињад, ки зинда бимонад1. §95. Физика ва инќилоби илмиву техникї Дар замони њозира бузургтарин инќилоби илмиву техникї рўй дода истодааст. Беш аз ним аср аст, ки ин инќилоб оѓоз шуда ва аллакай бисёр соњањои илму техникаро ба куллї таѓйир додааст. Яке аз ќадимтарин илмњо – нуљум (астрономия) њоло инќилоберо аз сар мегузаронад, ки он бо воќеаи ба фазои Кайњон баромадани одам алоќаманд аст. Тавлиди кибернетика ва њисобмошинњои электронї (роёнањо, компютерњо) симои илми риёзиётро ба куллї таѓйир дод, сўйи соњаи нави фаъолияти инсонї, сўйи информатика роњ кушод. Пайдоиши биологияи молекулї ва генетика дар илми зистшиносї (биология) инќилоб ангехт. Тавлиди соњаи ба истилоњ Кимиёи бузург бошад, мањсули инќилобест, ки дар илми кимиё љараён гирифтааст. Њамин гуна пешрафт дар заминшиносї (геология), њавошиносї (метеорология), уќёнусшиносї (океанология) ва бисёр соњањои илмии дигари муосир низ рўй додан дорад. Дар замони мо њама соњањои асосии техника низ таѓйироти чуќури сифатї дидан дорад. Инќилоби энергетика, аз љумла, бо он алоќаманд аст, ки ба љойи неругоњњои њароратии барќ (ки бо сўзишвории органикї кор мекунанд) неругоњњои атомии барќ бунёд карда шавад. Дар соњаи маводшиносї ин инќилоб аз амали тараќќї додани саноеъ (индустрия)-и маводи сунъии дорои хосиятњои ѓайриодї, вале барои амалия баѓоят муњим иборат аст. Њамаљониба автоматї ва механикї гардондани саноат ва кишоварзї ин соњањоро дар маљрои инќилоб меандозад. Наќлиёт, бинокорї, алоќа ба соњањои усулан нави пуриќтидортар ва мукаммалтари техникаи муосир табдил хоњанд ёфт. Аз љамъбасти њамаи ин гуфтањо хулосаи муњиме сар мезанад: инќилоби илмиву техникї (ИИТ) дар љабњаи ќуввањои истењсолкунанда инќилобе ба 1. Ба андешаи мо, як имконе, ки бузургоне чун А.Эйнштейн, В.Њайзенберг ва дигарон онро њељ гоњ дур аз назар намедоштанд, аз доираи муоинаи муаллифњои китоби «Физика, 11» (ки, мутаассифона, аз олам гузаштаанд) берун мондааст – ин ки он абармардони љодаи илм дар паси таносуби номуайянињои «импулс-координат» (ё худ «энергия-ваќт») номуайяние алоќаманд бо Худованди Бузург эњсос кардаанд. (С.Ќ.). 346 вуљуд овардан дорад, ки барои минбаъд равнаќ додани он шумораи њарчи бештари мутахассисони баландихтисостар зарур меояд. ИИТ маќоми илмро дар њаёти љомеа ба куллї таѓйир дод. Илм ќувваи бевоситаи истењсолкунанда гардид. Бадењї аст, ки дар оянда низ истењсоли воситањои зиндагонї танњо вобаста ба дараљаи корбаст шудани комёбињои илмї афзуда метавонад. ИИТ инсониятро ногузир сўйи бозсозињои азим ва такмили њама љабњањои истењсолот мебарад. Дар айни њол ИИТ масъалаи њифзи муњити зистро ба як масъалаи баѓоят муњими замон табдил медињад. Физика ва нуљум. Дар табиатшиносии муосир физика илми пешоњанг аст ва ба соњањои гуногуни дигари илмї, ба техника ва истењсолот таъсири бузурги инќилобї мерасонад. Дар тўли њазорњо сол донандагони илми нуљум (мунаљљимон, астрономњо) дар бораи рўйдодњои кайњонї танњо бо маълумоте ќонеъ мебуданд, ки ба воситаи рўшної ба даст меомад. Метавон гуфт, ки онњо барои омўзиши ин рўйдодњо танњо як «роѓи танги» тайф (спектр)-и нурњои электромагнитиро истифода мекарданд. Чањор дањсола пеш дар рафти инкишофи радиофизика илми радиоастрономия ба вуљуд омад, ки он тасаввуроти мављударо дар бораи Коинот хеле васеъ гардонд. Вай имкон дод, ки мављудияти бисёр љирмњои то ин дам номаълуми кайњонї ошкор карда шавад. Ќитъаи нави дар фосилаи мављњои детсиметрї ва сантиметрї хобидаи мављњои электромагнитї манбаи иловагии донишњои нуљумї гардид. Ахбори зиёди илмие, ки аз Коинот ба воситаи навъњои дигари тобиши электромагнитї меояд, ба Замин норасида, дар атмосфераи он гум мешавад. Пас аз он ки одам ба фазои Коинот баромад, шохањои нави илмї – астрономияи тобиши ултрабунафш (фаробунафш) ва инфрасурх (фурўсурх), астрономияи рентгенї, гаммаастрономия ба вуљуд омаданд, ки имконоти онро афзуданд, доираи тањќиќи тобишњои кайњонии аввалиеро, ки то ба сарњадди атмосфераи Замин мерасид, баѓоят васеъ гардонданд: пажўњандагон акнун имкон пайдо карданд, ки њама навъи тобишњову заррањои кайњониро тањќиќ кунанд. Њамин буд, ки дар дањсолањои охир назар ба тамоми таърихи нуљум бештар ахбори илмї ба даст омад. Бояд гуфт, ки нуљумдонон дар ин гуна тањќиќот усулњо ва 347 асбобњои физикиро истифода мекунанд. Нуљуми ќадимї ба илми љавони зудинкишофёбанда – ба астрофизика табдил ёфт. Њоло астрономияи нейтриної ном шохаи илмие бунёд ёфта истодааст, ки дар заминаи комёбињои физикаи њаста ва физикаи заррањои бунёдї ба майдони вуљуд омадааст, имкон медињад, ки дар бораи падидањои дар ќаъри љирмњои кайњонї, аз љумла падидањои дар ќаъри Офтоб рўйдињанда маълумоти пурќимат ба даст оварда шавад. Физика ва биология (зистшиносї). Инќилоби илмиву техникиро дар љабњаи биология одатан бо пайдоиши биологияи молекулї ва генетика, ки њаётро дар дараљаи хурдтарин заррањои вуљуди зинда – молекулањо меомўзанд, алоќаманд месозанд. Воситањову усул­њое, ки биологияи молекулї истифода мекунад –микроскопњои электронї ва протонї, тањлили рентгении сохтори модда, электронография, тањлили фаъолсозона (тањлили активатсионї)-и нейтронї, усули нишонаатомњо ва ѓ. њама воситањову усулњои физикианд. Ва мутахассисњои соњаи зистшиносї бе истифодаи ин воситањову усулњои соф физикї ба дараљаи сифатан нави тањќиќи падидањои биологї даст ёфта наметавонанд. Маќоми физикаи муосир дар кори бозсозии инќилобии илмњои кимиё, заминшиносї, уќёнусшиносї ва як ќатор илмњои дигари табиатшиносї на камтар муњим аст. Физика ва техника. Физика инчунин дар сари сарчашмаи нав­созињои инќилобии њама риштањои техника ќарор дорад. Дар зами­наи комёбињои техникї энергетика, алоќа, наќлиёт, сохт­ мон, истењсолоти саноатї ва кишоварзї амалияи худро равнаќ медињанд. Энергетика. Инќилоби энергетика бо пайдоиши энергетикаи атомї алоќаманд мебошад. Захираи энергияи сўзишвории атомї аз захираи энергияи сўзишвории муќаррарии њанўз носўхта чандин бор зиёд аст. Ангишт, нафт ва гази табиї њоло барои кимиёи бузург ашёи гаронбањое гардидаанд. Онњоро ба миќдори зиёд сўзонидан ба ин соњаи муњими истењсолот зарари ислоњнопазир мерасонад. Бинобар ин истифодаи сўзишвории атомї (уран, плутоний ва ѓ.) ба маќсад мувофиќтар мебуд. Неругоњњои њароратии барќ ба миќдори зиёд гази карбонат ба вуљуд меоваранд, ки он муњити зистро ѓажд мегардонад, њол он ки неругоњњои атомии 348 барќ (НАБ) дар сурати назорати хуб доштан аз ин нуќтаи назар бехавф буда метавонанд. Неругоњњои гармоњастаии оянда љомеаро аз ташвиши рўзаф­ зуни љўиши манбаъњои энергия озод хоњад гардонд. Бунёди ил­мии энергетикаи атомї ва гармоњастаї, чунонки маълум аст, бита­мом бар комёбињои физикаи њаста такя мекунад. Тавлид гардонидани маводи матлуб. Техникаи оянда на маводи тайёри табиї (ки аллакай талаботи пойдорї ва баќодориро ќонеъ гардонда наметавонанд), балки маводи таркибї (маводи синтезї)-ро бо хосиятњои муайян истифода мекунад. Дар тавлиди ин гуна мавод дар баробари кимиёи бузург истифодаи таъсироти гуногуни физикї (дастањои электронї, ионї ва лазерї, майдонњои магнитии басе шадид, фишору њароратњои абарбаланд, ултрасадо (фаросадо) маќоми њарчи бештар пайдо карда истодаанд. Ин усулњо имкони њосил кардани маводи вежахосият ва эљоди тарзњои усулан нави коркарди моддаро дарбар мегиранд. Истифодаи ин усулњо технологияи истењсолотро ба куллї таѓйир дода метавонад. Худкор (автоматї) гардондани истењсолот. Дар оянда дар љабњаи эљоди истењсолоти њамаљониба худкоре, ки хатњои автоматии табдилпазир, роботњои саноатии ба воситаи микрокомпютерњо идорашаванда ва инчунин дастгоњњои электронии санљишу назоратро дарбар мегирад, кўшиши бисёре ба харљ додан мебояд. Бунёди илмии ин гуна истењсолот бар комёбињои радиоэлектроника, физикаи љисмњои сахт, физикаи њастаи атом ва чанд шохаи дигари физикаи муосир такя мекунад, бо ин соњањо робитаи ботинї дорад. Физика ва информатика. Физика дар бунёди техникаи њисоб­ барории њозира сањми муњим дорад. Њама наслњои њисобмо­шин­ њои электроние (бо лампањои вакуумї, нимноќилњо ва рељањо (моделњо)-и интегралї, ки то њол бунёд шудаанд, дар лабо­ раторияњои физикї ба вуљуд омаданд. Физикаи муосир дар роњи боз њам хурдтар гардондани њисоб­ мошинњои электронї ва афзудани дараљаи зудкориву эътимоди онњо ояндаи хуб дорад. Татбиќи лазерњо ва бо ёрии онњо инкишоф додани њолография (голография) дар такмили воситањои њи­соббарорї имконоти зиёде дорад. 349 Интернет. Солњои 60-и а. XX дар ИМА компютерњои бисёреро ба василаи сими телефон бо якдигар алоќаманд гардонданд – дар натиља чандин шабакаи компютерї ба вуљуд омад. Солњои 70-и а. ХХ «Интернет» (Internet) ном шабакаи љањоние пайдо шуд, ки њама навъи компютерњоро (новобаста ба сарњадњои давлатї) муттањид мекард. Солњои 80-уми а. ХХ ин шабака бисёр рушд кард, садњо, баъдтар њазорњо донишгоњ, муассиса ва нињодњо компю­терњои худро ба ин шабака пайвастанд. Интернет беш аз 40 000 шабакаи хурду бузургро муттањид кард. Њама имкон пайдо кард, ки ба василаи компютери худ ба ин шабака ворид шавад. * * * Мо ин љо дар бораи њама љињатњои робитаи ботинии илми фи­ зикаву техника ва дигар риштањои илмии замонавї сухан рондем. Аммо њамин мисолњо кофианд, то бидонем, ки физика дар равнаќ додани инќилоби илмиву техникї чї маќом дорад. 350 КОРЊОИ ЛАБОРАТОРЇ 1. Омўзиши падидаи индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї) Лавозимот: Миллиамперметр, манбаи барќ, ѓалтакњои дорои маѓза (дилак), магнити камоншакл, тугмакалиди электрикї, симњои пайвасткунанда, ќутбнамо (ё аќрабаки магнитї), реостат. Омода кардани асбобњо 1. Ба яке аз ѓалтакњо маѓзаи оњанин ворид созед ва онро бо ягон винт мањкам кунед. Ин ѓалтакро ба василаи миллиамперметр, реостат ва калид ба манбаи љараён пайвандед. Калидро пайваста, ба воситаи ќутбнамо ќутбњои магнитии ѓалтаки љараёндорро муайян кунед. Бинед, ки аќрабаки миллиамперметр кадом сў майл мехўрад. Минбаъд дар бораи мавќеи ќутбњои магнитии ѓалтак аз рўйи майли аќрабаки ин асбоб хулоса гирифта метавонед. 2. Реостат ва калидро аз занљир људо кунед. Миллиамперметрро бо ѓалтак ба њамон тартиби пешинаи пайвастани шохањои занљир пайвандед. Тартиби кор 1. Маѓзаи оњанинеро ба яке аз ќутбњои магнити камоншакл наз­ дик баред ва онро дар ѓалтак дароред ва дар айни замон рафтори аќрабаки миллиамперметрро мушоњида кунед. 2. Мушоњидаро барои мавриди аз ѓалтак берун кашидани маѓза ва мавриди иваз кардани ќутби магнит такрор кунед. 3. Дар дафтари лабораторї тарњи таљрибаро тасвир созед ва шарти риоя шудани ќоидаи Ленсро барои њарду маврид бисанљед. 4. Ѓалтаки дуюмро дар назди ѓалтаки якум тавре бигзоред, ки онњо њаммењвар оянд. 5. Маѓзањои оњанинро дар даруни ѓалтакњо љой дињед ва ѓалтаки дуюмро ба воситаи калид ба манбаи барќ пайвандед. 6. Калидро пайваставу кушода, майлхўрди аќрабаки миллиамперметрро мушоњида кунед. 7. Аз рељаи таљриба шарти риоя шудани ќоидаи Ленсро би­ санљед. 351 E c2 m0 c 2 m0 2 c2 2 1 H 13H 24 He 01n 14 2. Муайян кардани ќобилияти шуоъшикании шиша 6C , 2 Лавозимот, зарурї,Eвоситањои санљиш 4санљишњои 0 Dлавњаи r . Ќобилияти шуоъшикании шишагинеро муайян кардан 0 2 m me мебояд, ки шакли трапесия (зузанаќа) дорад. m0 2 Мойилан аз рўяњои лавња дастаи борики рўшної равона hvkn баEяке e k En мекунанд. Ин даста дар сурати аз 3 лавња гузаштан ду бор мешиканад. 2 1 2 Ба сифатиM манбаи рўшної чароѓи электрикие истифода мешавад, ки 4 4 1 MZ ба c Z X 2Y 2 Heманбаи ба василаи калид ягон љараён пайваст аст. Дастаи борики e. 3 рўшної аз нури чароѓ ба воситаи вараќаи ношаффофе људо карда 1 H он ягон сўрох (ё љаѓ) F мешавад,1ки Ѓафсии дастаи рўшноиро аз 1 дорад. mv 2 байни evB чароѓ ва лавњаи сўрохдор њисоби каму зиёд кардани масофаи 4 2 2 He мумкин аст. 2 таѓйир додан m0c n p en нисбат v Ќобилияти шуоъшикании шиша ба њаво чунин ёфта mc 2 M M 0 X Y e Z 1 1 2мешавад: Z 1 m0c 2 1 c2 0 1 e n sin α sin β ин љо α кунљест, ки рўшної тањти он аз њаво ба шиша мезанад; β кунљи шикасти рўшної (дар шиша) аст. Нисбати синусњоро ин хел меёбанд. Пеш аз он ки дастаи рўшної ба лавњаи шишагин равона карда шавад, лавњаро дар рўйи вараќаи коѓази миллиметритаќсимот ё вараќи хона-хона тавре мегузоранд, ки яке аз рўяњои мувозї (параллелї)-и он бо хатти пешакї нишонашудаи рўйи коѓаз њамљо ояд. Ин хат сархадди људоии њарду муњит (њаво – шиша)-ро ифода мекунад. Баъд бо ќалами тез баробари рўяи дуюми мувозї хат мекашанд – ин хат сарњадди људоии шиша – њаворо ифода мекунад. Баъд шишаро дар њамин њолат нигоњ дошта (яъне онро наљун­ бонда), ба рўяи аввали он дастаи борики рўшноиро тањти ин ё он кунљ равона месозанд. Дар роњи рафти дастаи ба шиша занандаи рўшної ва шуоъи аз он бароянда бо ќалами тез чанд нуќта мегу­ зо­ранд (нуќтањои 1, 2, 3, 4 дар рас.192). Чароѓро хамўш карда, шишаро аз рўйи коѓаз мегиранд ва бо ёрии хаткашак шуоъњои ба шиша зананда, аз он бароянда ва шикастаро дар рўйи коѓаз тасвир месозанд (рас.193). Аз тариќи нуќтаи В-и сарњадди њаво – шиша хатти амудї мекашанд ва кунљњои афтишу шикаст (α ва β)-ро сабт мекунанд. Сипас ба воситаи паргор дар гирди нуќтаи В (марказ) давра мекашанд ва ду секунљаи росткунља месозанд – АВЕ ва СВD. 352 Рас. 192 Рас. 193 AE CD ваAE АВ = ВС њастанд, пас, форму­ , sin β CD sin , sin β AB BCα BC лаи муайян кардани n-и шиша шаклиAB зайл мегирад: AE n . AE (1) n . DC DC AE DC порчањои АЕ ва. DC-ро Дарозии AEё азрўйи DC коѓази миллиметрї чен мекунанд . DC меёбанд ё онњоро AE бо хаткашак AE DC (дар ин маврид хатои AEХатои њисоби CD мавќеи хаткашак­ асбоби таљрибаро 1 мм dsin мегиранд). , sin β , sin αрўшної ро нисбат баλканори дастаи низ баробари 1 мм гирифтан d sin AB , BC λ k зарур аст. AE k санљиши ќобилияти шуоъшиЗиёдтарин ќимати b хатои n нисбии . њисоб кардан b DC мебояд: каниро ба инtgтарз tg a a DC AE . db λ AE db DC λ ak Мисли њамин, зиёдтаринdsin ќимати ak хатои мутлаќ ин тавр ёфта λ , q ме­шавад: qk ∆n = nтаќрε. m mb tg (Ин љо nтаќр ќимати таќрибии аз рўйи формулаи 1 ёфташудаи 2 a m q ќобилияти шуоъшиканї ё мебошад). qB m 2 q ё ќобилияти qB BRкардани Њамин тариќ, R натиљаиmчен шуоъшиканї db R m BR бояд ин тавр сабт карда λ шавад: ak Азбаски sin α q m n = nтаќр ± ∆n. qB 353 m R 2 ё q m BR Омода сохтани лавозимот 1. Барои сабти натиљањои санљиш ва њисобукитоби онњо вараќе тайёр кунед бо ин гуна љадвал: Натиљаи санљиш АЕ, мм DC, мм nтаќр Натиљаи њисобукитоб ∆AE, мм ∆DC, мм ε, % ∆n 2. Чароѓи электрикиро ба воситаи калид ба манбаи љараён пайвандед. Баъд ба воситаи вараќа (ё лавња)-и ношаффофи сўрохдор дастаи борики рўшної њосил (људо) кунед. Натиљагирї ва њисобукитоби натиљањо 1. Ќимати ќобилияти шуоъшикании шишаро нисбат ба њаво барои ягон кунљи афтиш муайян кунед. Натиљаи санљишро бо хатоњои ёфтаатон дар дафтари лабораторї сабт кунед. 2. Таљрибаро барои ќимати дигари кунљи афтиш такрор кунед. 3. Натиљањои аз рўйи формулањои n1таќр – ∆n1 <n1 < ∆n1+ n1таќр n2таќр – ∆n2 < n2 < ∆n2+ n2таќр њосилшударо муќоиса кунед. 4. Дар бораи ба кунљи афтиш вобаста будан ё набудани ќоби­ лияти шуоъшиканандагии шиша хулоса бароред. (Усули муќоисаи натиљањои санљишњои гуногун дар муќаддимаи фасли «Корњои лабораторї»-и «Физика, 10» баён шудааст). Пурсиш Барои муайян кардани ќобилияти шуоъшикании шиша ба воситаи зовиясанљ (транспортир) кунљњои α ва β-ро (ниг. рас.193) чен кардан ва нисбати синусњои онњоро ёфтан кофист (ниг. формулаи 1). Кадомин усул бењтар аст: њамин усул ё усули дар боло баёншуда? 3. Чен кардани дарозии мављи рўшної Лавозимот, санљишњои зарурї, воситањои санљиш Барои муайян кардани дарозии мављи рўшної панљараи дифраксионии давраш 1/100 мм ё 1/50 мм истифода мешавад (даври панљара дар рўйи он сабт аст). Панљараи дифраксионї љузъи асосии дастгоњи дар рас.194 тасвирёфта мебошад. Панљараи 1 дар пояи 2 354 ва ин поя, дар навбати худ, дар нўги љадвали 3 мањкаманд. Лавњаи сиёњи роѓдор низ дар рўйи њамин љадвал љой дода мешавад. Дар AE шудаасту CD роѓи он бо рас.194 лавњаи мазкур бо раќамиsin 4 ишорат α , sin β AB пасу пеш BCњаракат дораќами 5. Лавњаи сиёњро ба ќадди љадвал дан мумкин аст – ин имкон медињад,AE ки масофаи байни лавња то n AE . панљара таѓйир дода шавад. Љадвал ва лавњаи сиёњ шкала (миќёс)-и CD sinИн α дастгоњ , sin β пояи 6 «овезон» аст. DC миллиметритаќсимот доранд. дар AB BC AEманбаи DC рўшної (чароѓи Агар аз тариќи панљара ва роѓ ба . AE электрикї ё шамъ) нигарем,nдар DCлавњаи роѓдор (ки замини . AE сиёњи дар ин маврид чун экран хидмат мекунад) мебинем, ки дар њарду DC dsinякум, тарафи роѓ тайфњо (спектрњо)-и тартиби дуюм ва ѓ. ба вуљуд αAE λAE,DC , β CD sin sin меоянд. . ABkDC BC AEмешавад: Дарозии мављи λ ин тавр ёфта b AE tg . n dsin λ DC , a k AE dbDC ки ин љо d даври панљара асту k–тартиби λb тайф. (спектр) ва φ–кунље, DCё он ранг менамояд. tg AE ak ин ки тањти он максимуми рўшноии дорои a Азбаски кунљњои биниши максимумњои тартиби 1 ва 2 на бешdsin тар аз 5° њастанд, пас, ба љойиλсинуси dbq ин , кунљњо тангенсњои онњоро λ k рас.195 m истифода кардан љоиз аст. Аз рўйи ak b m 2 q qtg ё qBa R m BR m db λ 2 ak m q qB q m qB Рас. 194 R m 2 R ё ё m BR q m BR Рас. 195 355 DC AE DC . AE DC dsin , аст. Масофаи а-ро, ки фосилаиλ байни панљараву экран аст, аз рўйи k љадвал ба њисоб мегиранду масофаи байни роѓ ва максимуми интихобшуда (b)-ро – аз рўйи љадвали bдутарафаи экран. tg муайян кардани дарозии мављ Бинобар ин, формулаи нињоии a шакли зайл мегирад: λ db ak Дар ин кори лабораторї ба сабаби то дараљае номуайян будани q интихоби миёнаљойи љузъи тайф (спектр)-и ин ё он ранг њисобуm мављ њатмї нест. китоби хатои санљиши дарозии 2 q Омода сохтаниm лавозимот ё qB 1. Барои сабти натиљањои санљиш ва њисобукитоби онњо вараќе R m BR омода созед. 2. Дастгоњи таљрибаро омода созед; пардаи намоиш (экран)-ро таќрибан 50 см дур аз панљара ќарор дињед. 3. Аз тариќи панљара ва роѓи лавњаи сиёњ сўйи манбаи рўшної нигариста, панљараро дар љойи худ тавре лаѓзонед, ки тайфњои дифраксионї мувозан (параллелан) ба шкалаи пардаи намоиш воќеъ шаванд. Натиљагирї ва њисобукитоби натиљањо 1. Дарозии мављи нури сурхро дар тайфи тартиби якум барои њарду тарафи роѓи экран њисоб кунед. Ќимати миёнаи натиљањои санљишро муайян кунед. 2. Њамин амалро барои нури бунафш такрор кунед. 3. Натиљањои њосилшударо бо дарозии мављи нурњои сурх ва бунафше, ки дар вараќи рангаи V, I оварда шудааст, муќоиса кунед. 4. Мушоњидаи тайфњо (спектрњо)-и бефосила ва рахрах Таљњизот: Дастгоњи аксандоз (проектор), найчањои тайфии пурњидроген (пурнеон, пурњелий), индуктори баландволтаж, манбаи барќ, поя, ноќилњои пайвасткунанда (ин лавозимот барои њама хонандагони гурўњи лабораторї умумианд), лавњачаи шишагини лаббурида (ба њар кас дода мешавад). Натиљагирї (таљриба) 1. Лавњачаро дар ростои чашми худ мавќеи уфуќї дињед. Аз тариќи рўяњое, ки байни худ кунљи 45° ташкил медињанд, дар пардаи 356 намоиш рахи равшани амудиеро мушоњида кунед, ки тасвири роѓи дастгоњи аксандоз бошад. 2. Рангњои асосии тайфи њосилшударо дар дафтари лабораторї бо њамон тартибе, ки мушоњида мешаванд, сабт кунед. 3. Таљрибаро барои мавриди истифода шудани рўяњое такрор кунед, ки кунљи байнашон 60° аст. Тайфи њосилшударо бо тайфи пешина муќоиса кунед. 4. Найчаи пурњидрогенро даргиронда, нури онро аз тариќи рўяњои лавњачаи шишагин мушоњида карда, равшантарин рахњои AE CD тайфи њосилшударо дар дафтар сабт гардонед. sin α , sin β 5. Ин амалро барои найчањои њелийдор ва неондор такрор AB BC кунед. AE . DC 5. Омўзиши «радди по»-и заррањои барќаманд AE «шинохтан»-и CD AE DC Дар ин кори лабораторї зарраи номаълум sin α барои, sin β . «радди по» (ё худ изи пой)-и онро ин DC AB бо радди BC зарраи маълум (дарAE кори лабораторї бо радди протон) муќоиса кардан мебояд. AE dsin n . λ , DC Лавозимот, санљишњои зарурї, воситањои санљиш k Барои иљро кардани кори сурати фотографии тайAEлабораторї DC мешавад, ки дар . он радди протон (хатиbI) ёре (рас.196) истифода tg ва радди зарраи номаълумAE (хати DC II) тасвир ёфтааст. Ин сурат бо a камераи дар майдони магнитї dsin љододаи Вилсон гирифта шудааст. db λ , Хатњои индуксияи майдони магнитї амудан ба њамвории λ сурат k равонаанд. Суръатњои ибтидоии њарду зарра якхелаанд ва онњо ak n амудан ба канори сурат равона b мебошанд. tg Барои шинохтани зарраиa номаълум барќаи хоси он q -ро бо m db кардан мебояд. Ин дар мавриде осон барќаи хоси протон муќоиса λ аст, ки радиуси раддњои њарду зарраро барои ќитъањои аввали m 2 q ak ё qB раддњо чен ва муќоиса кунем. R m BR q Заминаи назарї. Барои зарраи барќаманде, ки амудан ба вектори индуксияи майдони m магнитї дарњаракат аст, чунин навиштан мумкин аст (ниг. «Физика, 10», формулаи 9.6): m 2 q ё . R m BR Фањмост, ки нисбати барќањои хоси заррањо ба нисбати чаппаи радиусњои масирњо (траекторияњо)-и онњо баробар мебошад. Радиуси каљии радди зарраро ба ин тарз муайян кардан мумкин аст. Дар рўйи сурати рас.196 коѓази шаффоф ё нимшаффофе гузошта, qB 357 Рас. 196 Рас. 197 тасвири раддњоро ба он мегузаронанд (эњтиёт кунед, ки фотосурат осеб набинад). Баъд, чунонки дар рас.197 омадааст, аввал ду ватар (хорда) ва баъд аз мобайни њар яки онњо хатти амудї (перпендикулар) мекашанд. Нуќтаи бўриши ин хатњо маркази давраро ифода мекунад. Радиуси давраро бо хаткашак чен мекунанд. Омода сохтани лавозимот 1. Барои сабти натиљањои мушоњида ва њисобукитоби онњо вараќе омода кунед бо «Љадвали натиљањо» (он сон, ки барои сабти натиљањои кори лаборатории №2 карда будед). 2. Радди заррањоро аз сурати фотографї ба коѓази шаффоф (ё нимшаффоф) гузаронед. Таљриба (натиљагирї) ва њисобукитоби натиљањои он 1. Радиус (шуоъ)-и каљии ќитъањои аввали радди заррањоро аз рўйи коѓази шаффоф чен кунед. 2. Барќањои хоси зарраи номаълум ва протонро муќоиса кунед. Зарраи номаълумро «бишносед». Пурсиш 1. Вектори индуксияи магнитї (илќои магнитї) нисбат ба њам­ вории сурати фотографї чї гуна самт дорад? 2. Сабаб чист, ки радиуси каљии радди зарра дар њар ќитъаи њамон як радд ќимати гуногун дорад? 358 ЉАВОБИ МАШЌЊО Машќи 1. 6. Дар ѓалтаки дуюм пас аз муддате љараёни доимї муќаррар мешавад. 8. 0,2 А. 9. 0,15В. 10. 1,2 Љ. Машќи 2. 1. 0,005 Љ. 2. ≈1,26·10–6 с; ≈ 2,52·10–6 с. 3. Аз 16 то 10 мЊн (миллињенрї), 4. ≈ 0,63В. 5. ≈ 0,63В. 6. ≈ 0,28А. Машќи 3. 1. Ќабатњои байни лавњањо бояд амудан ба мењвари навард воќеъ шаванд. 2. Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ) дар сурате зиёди зиёд хоњад буд, ки њамвории ќоб (рамка) нисбат ба хатњои индуксия (хатњои илќо)-и магнитї мавќеи мувозї (параллелї) дошта бошад. 4. Як имкон ин аст, масалан, ки дар рўйи яке аз печакњои трансформатор печаки иловагии иборат аз чанд печ сим (адади муайян) печонанд ва ба печаки дигар волтажи муайян дода, волтажи дар нўгњои печаки иловагї њосилшударо чен кунанд. 5. Трансформатор метавонад бисўзад, зеро муќовимати печак ба љараёни доимї (дар муќоиса бо љараёни таѓйирёбанда) хеле кам аст. 6. Муќовимати як печак баѓоят кам аст. Бинобар ин дар он печак љараёни индуксионї (љараёни илќої)-и зиёде ба вуљуд меояд ва гармои зиёде хориљ мегардад – ин боиси хароб шудани трансформатор гардида метавонад. 7. 1/10; 22/7; 35/6; 300/11. Машќи 4. 1. Аз λ1 ≈ 92 м то λ2 ≈ 565 м. 2. Азбаски антен мавќеи уфуќї дорад, пас, маълум мешавад, ки вектори шиддати майдони электрикї низ уфуќан равона аст. Ин он гуна маънї дорад, ки вектори индуксияи магнитї (илќои магнитї) амудан равона аст. 3. Моњ ионосфера (ионинкура) надорад. Машќи 5. 1. Дастаи рўшної дида намешавад. 2. Ин падида натиљаи аз сўрохи хурди бодгона ростхатта пањн шудани рўшноист. 3. Андозањои нимсоя ба масофаи байни садди ношаффоф ва пардаи намоиш (экран) бастагї мебошад. Барои масофањои кўтоњ (пойњо) нимсоя хурд асту барои масофањои зиёд (сар) – бузург. Агар фонус манбаи нуќтагї мебуд, сояи пову сар як хел возењ меомад. 4. ≈ k·528 гш/с (k = 1, 2, 3, ...). 6. x = 2lsinα = 10 см. 8. Н/2. Канори поёни оина аз замин бояд дар баландии баробар ба нисфи масофаи байни замин то чашм воќеъ бошад; канори болои оина бояд дар баландие воќеъ бошад, ки он назар ба ќадди одам ба ќадри нисфи масофаи байни чашм то фарќи сар кам аст. 9. 0,05; 1,24. 10. 1,4 см. 11. Сўйи ќуллаи кунљи шуоъшиканандаи призма (маншур). 12. Не, намебарояд. 13. n=2. Машќи 6. 1. Доѓи равшан. 4. 5,2·10–7 м. Машќи 7. 1. Аз нуќтаи назари мушоњиди заминї барќ дар нуќтаи В (яъне дар паси ќатора) пештар рўй додааст. 2. Суръати электрон назар ба суръати рўшної таќрибан 10 см/с кам аст. 3. Ба ќадри таќрибан 2,3·10–12 кг. Машќи 8. 2. ≈ 1,5. 3. 4·10–19 Љ. 4. ≈ 2,5·10–7 м. 5. ≈ 5·1014 Њз (њертз). 6. ≈ 3,8·10–19 Љ. 7. ≈ 1,325·10–27 кг·м/с. Машќи 9. 1. υ ≈ 2·106 м/с; а = 1023 м/с2. 2. ≈ 6,9·1014 м. ≈ 4,9·10–7 м. 4. Ei = 13,55 эВ. Машќи 10. 1. Њашт алфа-табдилот ва шаш бета-табдилот. 2. ≈ 3200 сол. 3. Таќрибан 1,41 бор. 5. ≈ 2,2 МэВ. 7. ≈ 200 МэВ. 359 САНЉИШ (тест) 1 Кори генераторњои љараёни электрикї бар чї падида асос ёфтааст? А) – бар падидаи индуксияи электромагнитї. Б) – бар падидаи индуксияи магнитї. В) – бар падидаи индуксияи электрикї. Г) – бар падидаи афзоиши љараёни индуксионї. 2 Кадоми ин формулањо барои ифода кардани ќонуни индуксияи электромагнитї мувофиќ аст? А) εi = − ∆Ф / ∆t. В) εi = − (∆Ф / ∆t)2. Б) εi = + ∆Ф / ∆t. Г) εi = ∆Ф / ∆t + const. 3 Дар Манзумаи байналмилалии воњидњо (SI) кадоми ин ифодањо барои таърифи воњиди индуктивият, яъне барои њенрї (Њн) дуруст аст? (А – ампер, В – волт, с – сония) А) 1 Њн = 1 В·с/А. В) 1 Њн = 1 В·с2/А. Б) 1 Њн = 1 В·с/А2. Г) 1 Њн = 1 В/А·с 4 Майдони электрикии тўфонї зодаи майдони магнитии таѓйирёбанда аст. Оё ин хулоса дуруст аст? А) Оре, дуруст аст. Б) Дуруст нест. В) Майдони электрикии тўфонї зодаи майдони электрикии муќаррарї аст. Г) Майдони электрикии тўфонї зодаи майдони магнитї аст. 5 Содатарин контури ларзишзо аз чї гуна љузъњо иборат аст? А) – аз як конденсатор ва як ѓалтаки симин. Б) – аз як конденсатор ва ноќилњои сарбасткунандаи занљири электрикї. В) – аз як конденсатор ва як диоди нимноќилї. Г) – аз конденсатор, ѓалтаки симин ва диоди нимноќилї. 6 Даври ларзиш чї гуна бузургии физикї аст? А) кўтоњтарин фосилаи ваќтест, ки дар тўли он дар занљири электрикї як ларзиш рўй медињад. Б) кўтоњтарин фосилаи ваќтест, ки дар тўли он дар занљири электрикї 106 ларзиш рўй медињад. В) кўтоњтарин фосилаи ваќтест, ки дар тўли он дар занљири электрикї 109 ларзиш рўй медињад. Г) фосилаи ваќтест, ки дар он дар занљири электрикї 2π ларзиш рўй медињад. 7 Ларзишњои электрикии озодона дар контури ларзишзо дар асари чї гуна ќуввањо ба вуљуд меоянд? А) – дар асари ќуввањои дохилии системаи ларзишзо. Б) – дар асари ќуввањои берунї. 360 В) – дар асари ќуввањои ѓайриэлектрикї. Г) – дар асари ќуввањои магнитї. 8 Чї чиз аст, ки дар контури ларзишзо ларзишро бо мурури замон хомўш мегардонад? А) вуљуд доштани муќовимати электрикї дар занљири контур. Б) љараёни электрикии контурї. В) ќувваи љозиба. Г) майдони магнитии зодаи худи контур. 9 Кадоми ин формулањо басомади доиравї ω0-ро ифода мекунанд? А) ω0 = 2πν (ν – басомади ларзиш). В) ω0 = 4πν. Б) ω0 = 2π/ν. Г) ω0 = 1/ν. 10 Ларзиши мавзун (ё ларзиши њармоникї) чї гуна ларзиш аст? А) ларзишет, ки аз рўйи ќонуни синус (ё ќонуни косинус) рўй медињад. Б) ларзишест, ки дар асари љозибаи Замин рўй медињад. В) ларзишест, ки ба ќонуни љунбиши раќќосаки одї рўй медињад. Г) ларзишест, ки дар асари ќувваи чандирї ба вуљуд меояд. 11 Генератори электромеханикии индуксионї чї вазифаро адо мекунад? А) Љараёни электрикї њосил мекунад. Б) Системаи механикиро љунбиш медињад. В) Љараёни электрикиро ларзиш медињад. Г) Волтажи нўгњои занљири электрикиро зиёд мекунад. 12 Трансформатор чї олат аст ва чї вазифа дорад? А) Љараёни электрикии тагирёбандаро табдил медињад. Б) Волтажро кам мекунад (онро зиёд карда наметавонад). В) Волтажро зиёд мекунад (онро кам карда наметавонад). Г) Љараёни электрикиро ба љараёни дойимї бадал мекунад. 13 Кадоми ин раќамњо барои суръати нур (рўшної) дуруст аст? А) 300 000 км/с. В) 225 000 км/с. Б) 100 000 км/с. Г) 500 000 км/с. 14 Ба чї сабаб нур (рўшної) дар мавриди аз як муњит ба муњити дигар гузаштан мешиканад? А) – ба сабаби таѓйир ёфтани суръати он муњитњо. Б) – ба сабаби гуногун будани њарорати муњитњо. В) – ба сабаби гуногунранг будани муњитњо. Г) – ба сабаби ба сатњ мойил уфтодани дастаи рўшної. 15 Ќобилияти шуоъшикании ин ё он муњит ба чї гуна омилњо бастагї дорад? А) – ба ранги нури шикананда. Б) – ба кунљи афтиши нур. 361 В) – ба кунљи инъикоси нур. Г) – ба энергияи нури шикананда. 16 Кадоми ин ифодањо формулаи линзаи тунук аст? (d – масофаи чиз то линза, f – фосилаи линза то тасвир, F – фосилаи конунии линза) В) 1 / d2 = 1 / f2 – 1 / F2. А) 1 / d = 1 / f + 1 / F. Г) 1 / d = 1 / f – 1 / F. Б) 1 / d2 = 1 / f2 + 1 / F2. 17 Нури афкандаи газњои атомитаркиб (атомїтаркиб), яъне газњои атом-атом чї гуна спектр (тайф) дорад? А) – спектри рах-рах. В) – спектри наворї. Б) – спектри бефосила. Г) – спектри омехта. 18 Фотон аз гамма-квант чї фарќ дорад? А) Њарду як зарраанд, аммо фотонњо энергияи то 100 кэВ доранду гаммаквантњо – энергияи беш аз он. Б) Фарќе надоранд. В) Фотон зарраи рўшної асту гамма-квант – зарраи атомї. Г) Фотон зарра асту гамма-квант – мављ. 19 Фотони соњиби дарозии мављи 5 · 10–7 м чї ќадар энергия дорад? В) 5 · 10−12 Љ. А) 4 · 10−19 Љ. −20 Г) 2 · 10−12 Љ. Б) 1,5 · 10 Љ. 20 Собити Планк, ки дар њама китобњои тољикї ва ѓайри тољикї бо ћ ё ћ ишо­ рат шудааст ќимати ададиаш таќрибан h=6,62·10−34 (ё ћ=1,05·10−34) аст, чї гуна ченак дорад? В) Љ / с2. Г) Љ · с2. А) Љ·с. Б) Љ / с. 21 Кадоми ин бузургињо импулси фотонро ифода мекунад? А) р = h / λ. В) р = hv. Г) р = hλ. Б) р = mυ. 22 Дастаи рўшної бо дарозии мављи 3·10–7 м ба сатњи моддае мезанад, ки барои он сарњадди сурхи падидаи фотоэлектрикї vmin= 4,3·1014 Њз аст. Фотоэлектронњое, ки дар ин маврид ба вуљуд меоянд, чї ќадар энергия доранд? В) 3,8·10–17 Љ. А) 3,8·10–19 Љ. Г) 3,8·10–16 Љ. Б) 3,8·10–18 Љ. 23 Энергияи фотонеро ёбед, ки дарозии мављаш 5·10–7 м аст. В) 5·10–18 Љ. А) 3,8·10–19 Љ. –17 Г) 3,8·10–15 Љ. Б) 3·10 Љ. 362 24 Нур (рўшної) табиати дугуна ё, чунонки мегўянд, дуализм дорад. Ин дугунагї дар он зоњир мешавад, ки рўшної њам заррарафтор асту (масалан, дар па­ дидаи фотоэлектрикї ва ѓ.) њам мављрафтор (дар интерференсия ва ѓ.). Оё заррањои дигар њам рафтори дугуна (дуализм) доранд? А) Њама заррањо ин гуна хусусият доранд. Б) На њама заррањо ин гуна хусусият доранд. В) Танњо атомњо ин гуна хусусият доранд. Г) Танњо молекулањо ин гуна хусусият доранд. 25 Донаи арзан назар ба атоми њидроген чанд бор бузургтар аст? Андозаи донаи арзанро 2 мм гиред. А) Таќрибан 4·108 бор. В) Таќр. 1,5·107 бор. 7 Б) Таќр. 2·10 бор Г) Таќр. 1,8·106 бор. 26 Дарозии мављи нуреро ёбед, ки онро атоми њидроген дар мавриди аз њолати Е4 = – 0,85 эВ (к = 4) ба њолати Е2= – 3,4 эВ (n = 2) гузаштан меафканад. А) 4,9·10–7 м. В) 3,2·10–6 м. Б) 3,0·10–7 м. Г) 2,6·10–6 м. 27 Атоми 238U пас аз чанд α- ва чанд β-коњиш ба 206Pb бадал мешавад? А) 8 α- ва 6 β-коњиш. В) 6 α- ва 7 β-коњиш. Б) 6 α- ва 6 β-коњиш. Г) 8 α- ва 5 β-коњиш. 28 Дар сурати протонборон кардани њастаи 11В њастаи 8Ве ба вуљуд меояд. Дар ин маврид боз чї гуна њаста њосил мешавад? Б) 3Не. В) 2Н. Г) 7Ве. А) 4Не. 29 Дар муддати баробар ба се даври нимкоњиш Т (период полураспада; half-life) адади атомњои 226Ra, ки барояш Т = 1600 сол аст. чанд бор кам мешавад? А) 8 бор. Б) 6 бор. В) 4,4 бор. Г) 3,5 бор. 30 Њастаи атоми 235U як нейтрон хўрда, ба 142Ва ва 91Kr таќсим мешавад ва 3 нейтрон (n) меафканад. Дар натиљаи ин вокуниш њастаи 235U чї ќадар энергия хориљ мегардонад? А) 200 МэВ. Б) 300 МэВ. В) 276 МэВ. Г) 246 МэВ. 31 Зарраи барќаманде, ки умри 10–23 с дорад, дар њубобкамера (пузырковая камера; bubble chamber) изи чї ќадар дароз мегузорад? А) 3·10–13 см. Б) 2·10–13 см. В) 1,5·10–12 см. Г) 3·10–12 см. 32 Электрон аз позитрон бо чї хусусияти худ фарќ мекунад? А) бо аломати барќаи худ. Б) бо массааш. В) бо спини худ. Г) бо гаштовари магнитї (моменти магнитї)-аш. Тањияи Бароти Маќсуд ва Йунуси Хољазод. 363 МУНДАРИЉА Андарз......................................................................................................... 3 (ИДОМАИ) ЭЛЕКТРОДИНАМИКА. Боби 1. Индуксияи электромагнитї Кашфи индуксияи электромагнитї................................................... 4 Сели магнитї...................................................................................... 8 Самти љараёни индуксионї. Ќоидаи Ленс....................................... 9 Ќонуни индуксияи электромагнитї................................................ 12 Майдони электрикии тўфонї.......................................................... 14 Ќувваи муњаррикаи электрикї (ЌуМЭ)-и индуксия дар ноќили њаракатманд.................................................................. 18 §7. Микрофони электродинамикї......................................................... 20 §8. Худ-индуксия (худ-илќо).................................................................. 22 §9. Энергияи майдони магнитии љараён.............................................. 25 §10. Майдони электромагнитї................................................................ 27 Намунаи њалли ду масъала.............................................................. 30 Машќи 1............................................................................................ 31 Муњимтарин хулосањои боби якум................................................. 33 §1. §2. §3. §4. §5. §6. Боби 2. Ларзишњои электромагнитї §11. Ларзишњои электромагнитии озод ва маљбурї............................. 36 §12. Контури ларзишзо. Табдили энергия дар ларзишњои электромагнитї................................................................................. 39 §13. Шабоњати байни ларзишњои механикї ва электромагнитї......... 41 §14. Муодилаи ташхиси рўйдодњои контури ларзишзо........................ 44 §15. Ларзишњои мавзун. Домана (аплитуд)-и ларзиш. Давр ва басомади ларзиш................................................................ 46 §16. Фази ларзиш..................................................................................... 51 §17. Љараёни электрикии таѓйирёбанда................................................. 54 §18. Муќовимати фаъол. Ќиматњои самарбахши ќувваи љараён ва волтаж.............................................................................. 57 §19. Конденсатор дар занљири љараёни таѓйирёбанда......................... 61 §20. Ѓалтаки индуктивият (илќоѓалтак) дар занљири љараёни таѓйирёбанда...................................................................... 64 §21. Резонанс дар занљири электрикї..................................................... 67 §22. Генератори батранзистор. Ларзишњои худбахудї (автоларзишњо)................................................................................. 71 Намунаи њалли масъалањо............................................................... 77 Машќи 2............................................................................................ 79 Муњимтарин хулосањои боби дуюм................................................ 80 364 Боби 3. Истењсол, интиќол ва истифодаи энергияи электрикї §23. Тавлиди энергияи электрикї........................................................... 82 §24. Трансформатор................................................................................. 85 §25. Истењсол ва истифодаи энергияи электрикї.................................. 89 §26. Интиќоли энергияи электрикї........................................................ 92 Машќи 3............................................................................................ 94 Муњимтарин хулосањои боби сеюм................................................. 95 Боби 4. Мављњои электромагнитї §27. Рўйдодњои мављї.............................................................................. 96 §28. Мављњои электромагнитї...............................................................100 §29. Кашфи таљрибавии мављњои электромагнитї..............................104 §30. Зичии сели тобиши электромагнитї..............................................108 §31. Ихтирои радио.................................................................................111 §32. Ќоидањои бунлодї (принсипњо)-и радиоалоќа.............................114 §33. Мављњо чї тавр тањмил карда ва детектиронида мешаванд.......116 §34. Хосиятњои мављи электромагнитї.................................................120 §35. Густариши радиомављњо.................................................................123 §36. Радиопармосиш...............................................................................124 §37. Тасаввуроти умумї дар бораи телевизион....................................127 §38. Рушди воситањои алоќа..................................................................129 Машќи 4...........................................................................................130 Муњимтарин хулосањои боби чањорум..........................................131 ОПТИКА Такомули аќидањо дар бораи табиати рўшної......................................132 Боби 5. Мављњои рўшної §39. Суръати нур (суръати рўшної)......................................................136 §40. Ќоидаи (бунлодии) Њйуйгенс. Ќонуни инъикоси рўшної...........140 §41. Ќонуни шикасти рўшної (нур)......................................................142 §42. Инъикоси пурра...............................................................................147 Намунаи њалли масъалањо..............................................................151 Машќи 5...........................................................................................155 §43. Дисперсияи рўшної.........................................................................158 §44. Интерференс (тадохул)-и мављњои механикї................................160 §45. Интерференс (тадохул)-и рўшної..................................................166 §46. Баъзе татбиќњои интерференси рўшної........................................172 §47. Дифраксияи мављњои механикї......................................................174 §48. Дифраксияи рўшної........................................................................176 §49. Панљараи дифраксионї...................................................................181 §50. Арзияти мављњои рўшної. Ќутбиш (поларизатсия)-и рўшної...184 §51. Арзияти мављњои рўшної ва назарияи электромагнитии рўшної..............................................................................................188 365 Намунаи њалли масъалањо..............................................................190 Машќи 6...........................................................................................191 Муњимтарин хулосањои боби панљум............................................192 Боби 6. Љузъиёти назарияи нисбият §52. Ќонунњои электродинамика ва ќоидаи бунлодии нисбият (принсипи нисбият)...........................................................194 §53. Постулатњои назарияи нисбият......................................................198 §54. Нисбияти њамзамонї.......................................................................200 §55. Натиљањои асосие, ки аз постулатњои назарияи нисбият бармеоянд..........................................................................203 §56. Бастагии масса (љирм) ба суръат. Динамикаи релативї.............206 §57. Робитаи байни масса ва энергия....................................................209 Машќи 7...........................................................................................211 Муњимтарин хулосањои боби шашум............................................211 Боби 7. Тобишњо ва тайфи онњо §58. Навъњои тобиш. Манбаъњои рўшної............................................213 §59. Тайфњо (спектрњо) ва асбобњои тайфсанљї...................................216 §60. Навъњои тайфњо (спектрњо)............................................................220 §61. Тањлили тайфї (спектрї)................................................................222 §62. Тобиши инфрасурх ва ултрабунафш.............................................225 §63. Тобиши рентгенї.............................................................................227 §64. Миќёс (шкала)-и тобиши электромагнитї....................................231 Муњимтарин хулосањои боби њафтум............................................232 ФИЗИКАИ КВАНТЇ Пайдоиши назарияи квантї....................................................................235 Боби 8. Квантњои рўшної §65. Падидаи фотоэлектрикї (фотопадида)..........................................237 §66. Пояи назарии падидаи фотоэлектрикї.........................................240 §67. Фотонњо............................................................................................243 §68. Истифодаи падидаи фотоэлектрикї..............................................245 §69. Фишори рўшної..............................................................................248 §70. Асари кимиёии рўшної. Суратгирї (аккосї)...............................250 Машќи 8...........................................................................................253 Муњимтарин хулосањои боби њаштум...........................................253 Боби 9. Физикаи атом §71. Сохти атом. Таљрибањои Резерфорд..............................................256 §72. Постулатњои квантии Бор. Модели бории атом..........................265 §73. Мушкилоти назарияи Бор. Механикаи квантї............................268 366 §74. Лазерњо.............................................................................................270 Машќи 9...........................................................................................275 Муњимтарин хулосањои боби нўњум..............................................276 Боби 10. Физикаи њастаи атом §75. Усулњои мушоњида ва сабти заррањои бунёдї..............................278 §76. Кашфи радиоактивият....................................................................284 §77. Алфа-, бета- ва гамма-тобиш.........................................................285 §78. Табдилоти радиоактивї..................................................................289 §79. Ќонуни коњиши радиоактивї. Даври нимкоњиш.........................293 §80. Изотопњо..........................................................................................296 §81. Кашфи нейтрон................................................................................298 §82. Сохти њастаи атом. Ќуввањои њастаї............................................301 §83. Энергияи бандиши њастањои атомї...............................................303 §84. Вокунишњои њастаї.........................................................................305 §85. Пора шудани њастањои уран...........................................................308 §86. Вокунишњои њастаии занљирї........................................................311 §87. Реактори атомї................................................................................314 §88. Вокунишњои гармоњастаї (термоњастаї).......................................318 §89. Татбиќи энергияи атомї.................................................................320 §90. Њосил кардани изотопњои радиоактив ва корбурди онњо...........323 §91. Асари биологии тобиши радиоактивї..........................................327 Машќи 10.........................................................................................329 Муњимтарин хулосањои боби дањум..............................................330 Боби 11. Заррањои бунёдї §92. Се марњала дар инкишофи физикаи заррањои бунёдї.................333 §93. Кашфи позитрон. Антизаррањо......................................................337 Муњимтарин хулосањои боби ёздањум...........................................340 АЊАМИЯТИ ФИЗИКА ДАР ШАРЊИ БУНЁДИ ФИЗИКИИ ОЛАМ ВА ПЕШБУРДИ ИСТЕЊСОЛОТ §94. Манзараи физикии ягонаи олам....................................................341 §95. Физика ва инќилоби илмиву техникї............................................346 1. 2. 3. 4. 5. Корњои лабораторї Омўзиши падидаи индуксияи электромагнитї (илќои электромагнитї)...............................................................................351 Муайян кардани ќобилияти шуоъшикании шиша.......................352 Чен кардани дарозии мављи рўшної.............................................354 Мушоњидаи тайфњо (спектрњо)-и бефосила ва рахрах.................356 Омўзиши «радди по»-и заррањои барќаманд................................357 Љавоби машќњо................................................................................359 Санљиш (тест)...................................................................................360 367 МЯКИШЕВ Геннадий Яковлевич БУХОВСЕВ Борис Борисович ФИЗИКА Китоби дарсї барои хонандагони синфи 11-уми мактабњои тањсилоти умумї Сањифабанд: Фарњоди Рањим Ороиши: Нигораи Насим Мусањњењ: Ќ. Кушон Ба чоп 14.04.2015 иљозат дода шуд. Андозаи 60х901/16. Коѓази офсет. Чопи офсет. Гарнитураи Times New Roman Tj. Љузъи чопии шартї 23,0. Теъдоди нашр 73 000 нусха. Супориши №11. ЉДММ «ЭР-граф». 734036, ш. Душанбе, кўчаи Р. Набиев, 218. Тел: (+992 37) 233-50-16. E-mail: r-graph@mail.ru