Ózbekstan respublikasi joqari bilimlendiriw, ilim hám innovaciyalar ministrligi

|Geynsenberg aġımsızlıq principi. 1927 jılda joqarıda aytıp ótkenimizdey, Geynsenberg málim bir jup fizikalıq muġdarlar, mısalı, tezlik hám jaylasıw bir waqttıń ózinde qátesiz dizimnen ótiw múmkin emes. Anıqlıq eki ólshewden birine tásir etiwi múmkin, lekin ekewi de bir waqttıń ózinde emes, sebebi tezlik sıyaqlı qubılıslar basqa ólshew nátiyjesine tásir etedi hám ólshewdi biykar etedi.
Elektronnıń jaylasıwın anıqlaw ushın fotondı jaqtılandıriw kerek. Fotonnıń tolqın uzınlıġı qanshelli qısqa bolsa, elektron jaġdayın ólshew sonshelli anıq boladı. Kvant fizikasında fotonlardıń tómen tolqın jiyiligi elektronlar jutqanınan kóre kóbirek energiya hám tezlikti alıp júredi. Usınıń menen birge, bul ólshewlerdi anıqlap bolmaydı.
Kvant teoriyasınıń payda bolıwı. Málim bolġanınday, dene betine nurlanıw tússe, eki qıylı hádiyse júz beredi: nurlanıwdıń málim bir bólegi dene tárepinen jutıladı, qalġan bólegi bolsa dene betinen qaytadı. Dene nurların qansha kem qaytarsa, ol sonsha qaralaw túyiledi. Eger dene ózine túsken nurlanıwdı qaytarmastán tolıq jutıp qalsa, ol bizge ulıwma qara bolıp túyiledi. Joqarıdaġı belgidegi ózgeshelikke iye bolġan deneler absolut qara dene dep ataladı. “Absolut qara dene” dep, oġan túsip atırġan hár qanday jiyilikli jaqtılıqtı pútkilley jutıw qábiletine iye bolġan dene ge aytıladı.
Kvant teoriyasınıń payda bolıw tariyxı absolut qara deneniń jıllılıq nurlanıw spektrin esaplawdaġı urınıwlar menen baylanıslı bolıp tabıladı (l-súwret).

4-súwret. Túrli temperaturalarda absolyut qara dene nurlanıw spektriniń
energiya bólistiriwi.
Bunday denelerdiń jıllılıq nurlanıwı ájayıp ózgeshelikke iye: olardıń spektri, yaġnıy nurlanıwdıń jiyilikler boyınsha bólistiriliwi, deneniń tábiyatı menen ulıwma baylanıslı emes. Mısalı, hár qanday jabıq boslıqtı, yamasa qara kúyeni absolut qara dene dep qaraw múmkin sebebi olardıń nurlanıw spektri birdey, sebebi olardıń hár ekewi de ózine túsip atırġan jaqtılıqtı tolıq jutadı. Áne sol ózgeshelik sebepli absolyut qara deneniń nurlanıw spektrin statistikalıq fizikadaġı metodlar járdeminde teoriyalıq esaplaw múmkin.
Jıllılıq nurlanıw teoriyasınıń tiykarġı maqseti absolut qara deneniń temperaturası hám tolqın uzınlıġı arasındaġı baylanıstı anıqlawdan ibarat esaplanadı. Bul tarawda tájiriybelerden kelip shıġıw juwmaqları tómendegishe:
1) absolyut qara deneniń nurlanıw spektri úzliksiz xarakterge iye.
2) hár bir temperaturaġa tiyisli bolġan nurlanıwdıń energetikalıq bólistiriwin ańlatıwshı iymek sızıqta anıq maksimum bar bolıp, ol temperatura artqan sayın qısqa tolqın uzınlıqlar tárepke jıljıydı.
Bul tarawda alıp barılġan izertlewler sebepli tómendegi ashılġan nızamlarġa toqtalıp óteyik.
Birinshi nızam Stefan-Bolsman nızamı dep atalıp, absolut qara deneniń tolıq nur shıġarıw qábiletin temperaturanıń tórtinshi dárejesine proporsionallıġın kórsetedi: (1.1)
bunda σ - Stefan-Bolsman turaqlısı bolıp, tájiriybede anıqlanġan mánisi
(1.2)
ge teń. Vinniń jıljıw nızamı dep atalġan ekinshi nızam 1- suwretdegi spektrdiń maksimumına tiyisli bolıp tabıladı: absolyut qara dene nurlanıwı maksimumına saykes keliwshi λ_max -tolqın uzınlıqtıń temperaturaġa kóbeymesi ózgermeytuġın shama bolıp tabıladı, yaġnıy
λ_max T=b (1.3)
Bunda b - vin turaqlısı bolıp, tájiriybeler tiykarında b=2.898*10^-3 K*m ekenligi anıqlanġan. Bul formuladan korinip tur, absolyut qara deneniń nurlanıw temperaturası qansha joqarı bolsa, λ_max sonsha kishi mániske iye boladı, basqasha aytqanda, nurlanıw temperaturası artqan tárepke absolyut qara deneniń nurlanıw qábiletiniń maksimumı qısqa tolqın uzınlıqlar tárepke jıljıydı.
1900-jılġa shekem tájiriybelerden alınġan absolut qara deneniń nurlanıw spektri intensivliginiń iymek sızıġın teoriyalıq jaqtan malim bolġan klassikalıq fizikanıń fundamental nızamları tiykarında túsintirip bolmaydı. Klassik mexanika, statistikalıq termodinamika hám elektromagnit teoriyasınıń nızamlarınan paydalanġan halda tek ġana Reley-Jins formulasın aldı, yaġnıy
(1.4)
bunda κ=1,3807*10^-23 J/K- Bolsman turaqlısı, ρ(ωT)-nurlanıw energiyası tıġızlıġı. Reley-Jins formulası menen tek 1-suwretdegi shtrixlanġan bólim túsindire alınadı (tómen jiyilikler tarawı ). Reley-Jins formulasına tiykarınan nurlanıw energiyasınıń tola intensivligi sheksiz artıp barıwı kerek. Eksperiment nátiyjesine kóre tolıq nurlanıwdıń intensivligi shekli bolıp tabıladı. Solay etip, payda etilgen formulalar tájiriybe menen keskin qarama- qarsı shıqtı.
1900-jılġa kelip Maks Plank absolyut qara dene nurlanıw mashqalasın sheshti hám jıllılıq nurlanıw spektrin áyne ańlatiwshı formulanı alıwġa eristi. Biraq Plank onıń ushın zat nurlanıw óz-ara tásiri haqqındaġı klassikalıq pikirlerge ulıwma qarsı bolġan jańa ideya kirgiziwge májbúr boidi. Onıń ideyasına tiykarınan, elektromagnit nurlanıw energiyası úzliksiz túrde emes, bálki bólek diskret porsiyalar-kvantlar jaġdayında atomlarda jutılıwı hám nurlanıwı múmkin. Bunday E-energiya kvantı ν nurlanıw jiyiligi menen h universal turaqlı kóbeymesine teń bolıwı kerek eken:
(1.5)
Bunda h=6,62606957*10^-34 J*s (1.6)
Plank turaqlısı. Plank gipotezasına tiykarınan zattan shıġarıp atırġan ν jiyilikli nurlanıwdıń E ulıwma energiyası energiya kvantına (ε ge) márte boylanıslı boladı, yaġnıy
Universal turaqlı -hazirgi zaman fizikasında júda úlken áhmiyetke iye. Onıń mánisin túrli metodlar menen eksperimental túrde anıqlaw múmkin.
Óz ideyasına tıykarlanıp hám de statistikalıq fizika nızamlarınan paydalanıp, Plank absolyut qara deneniń jıllılıq nurlanıw spektrin esaplaytuġın formulaġa keldi, yaġnıy T temperaturadaġı teń salmaqlılıqlı nurlanıwdıń kólemlik energiyası tıġızlıġI ushın tómendegi kórinistegi formulanı keltirip shıġardı:
(1.7)
Alınġan (1. 7) formulanı analiz etsek:
1. ħω/kT ushın, yaġnıy tolqın uzınlıġı λ nıń yamasa temperatura T nıń úlken mánislerinde eksponentanı ħω/kT dárejeleri boyınsha qatarġa jayıw múmkin. Qatardıń birinshi qáddi Reley-Jins formulasın beredi.
2. ħω/kT ushın, yaġnıy joqarı jiyilikler yamasa tómen temperaturalar ushın
bolıp, Plank formulası tómendegi kórinisti aladı :
(1.8)
Solay etip, klassikalıq qıyallarġa oġada qarsı, ulıwma jańa túsinik kiritiliw nátiyjesinde keltirip shıġarılġan Plank formulası absolyut qara dene nurlanıwınıń nátiyjelerin tabıslı tárzde túsindire aldı, atap aytqanda, (1.7) formula teń salmaqlılıqlı jıllılıq nurlanıw qublısın tolıq xarakteristikalap beredi.