Физика кафедрасы

Айналардын  не  үшін  кажеттігін  түсіну  үшін 

3-суретке  карайык. 

Айналардын  арасында  өте  көп  біртекті  молекулалардан  түратын  белсенді  орта 

орналаскан.  Мүнда 

Н  -  деңгейден 

I  -   деңгейге  езыркымен  ж әне  еріксіз 

ауысулар  болып  жатады.  Электрондардың  өзыркымен  ауысуы  кезеніңде 

фотондар  туындайды.  Бүл  фотондар  таралу  жолында  баска  молекулалардың 

электрондарының  орнын  ауыстыруына  себепші  боладыда  жаңа  фотондар 

шығады..

Бүл  пайда  болган  фотондар  өзінің  тарау  жолындағы  кезіккен  келесі 

молекулаларда  еріксіз  ауысу  туғызады.  Осы  сәттен  бастап  фотондардын 

өздерін  ездері еселете көбейткен таскынды /лавинообразно/  процесі  басталады 

және  эрбір  фотоннын  тарау  бағыты  оны  тудырған  фотонның  бағытымен 

бағыттас болады.

Айналар  жүйесі  фотондардың  таралуынын  басты  бағытын  таңдауға 

мүмкіндік  береді.  Ол  -  осьтің  бойы.  Бүл  фотондар  айнадан  кері  шағылысып 

кайтадан  активті  ортаға  келеді  де,  ондагы  уакытша  беймаза  күйдегі 

/метастабильный  -  уакытша  түракты/  атомдарды  нетізгі  күйге  еріксіз  ауысуға 

мәжбір  етеді  және  сонын  нәтижесінде  бір  бағытта  таралған  фотондар  саны 

көбейеді.

Сонымен  оптикалык  үндестіргіш  фотондардың  күшейткіш  ортада,  оның 

осінің  бойымен  тарылып,  жарық  толкындарының  бірнеше  рет  кайталанып 

тууын  камтамасыз  етеді,  соның  нәтижесінде  өте  куатты  сәуле  -  лазер  сәуле^і 

алынады.

Лазер сәулесі  туындауы үшін үндестіргіштің үзындығына Ь саны п жарты 

толкын  ^  сыйуы  керек, яғни

Ь   = п ( у ) ,   п = і,2 ,3 ,... 

(3)

Айналардан  бірнеше  рет  шағылыскан  фотондар,  квантгар  таскынын 

тудыра  отырып,  белгілі  бір  куатқа  ие  болады  да,  лазер  сәулесі  түрінде, 

жартылай мөлдір айна аркылы сыртка шығады.

Лазер  сәулесінін  туындауына  тек  үндестіргіш  осіне  параллель  таралған 

кванттар  ғана  катынасатын  болғандыктан,  оның П.Ә.К.  1% тен  аспайды.  Бірак 

кейбір жағдайларда П.Ә.К.-ін  30% жеткізуге болады.

Не-Ме  лазері  үздіксіз  жүмыс  істейтін  лазерлер  катарына  жатады.  Онын 

куаты  үлкен  емес  ЮОмВт /,  бірак  пайдалануға ынғайлы,  арзан,  көзге  көрінетін 

жарык.сәулелерін  шығарады және сәуле шығару қабілеті  ете түракты.

Не-Не  лазерінін күрылысы және жүмыс істеу тәсілі.

Барлык  ғаздык  лазерлер  сиякты 

Н е -^ е  

лазерінде  нығыздау  электр 

разрядының кемегімен  екі  кезеңде іске асырылады:

].  Не  (гелий)  газы  беймазалаушы  энерғияны  жеткізуші  және  оны  Ме  (неон) 

газынын атомдарына беруші  кызыметін  аткарады.

2. 

Неоннын  беймазаланған  атомдары,  неғізғі  энерғиялык  күйге  ауыса 

отырып, лазер сәу.юсін шығарады.

Электр 

разряды 

кезінде  пайда  болған  электрондар 

мен  соктығысу 

кезінде  беймаза  күйге  түскен  гелий  атомдары  негізгі  энергиялык  I  -  денгейден 

беймаза күйдегі  Ш - денгейге ауысады /5 - сурет/.

Беймаза  күйдеһ  гелий  атомдарымен  соктығыскан  неон  атомдары  да 

беймаза  күйге  түсіп,  гелийдің  беймаза  күйіндегі  энергиялык  деңгейіне  жуык, 

езінің  беймаза  күйіндегі,  жоғарғы  энергиялык  деңгейіне  ауысады.  Осынын 

нәтижесінде ете  кеп  неоннын атомдары жоғары  энергиялык деңгейдегі беймаза 

3  -  күйге  кешіп.  инверсиялык  нығыздау  жасалады.  Ал  олардын  3  -   күйден 

езыркымен  энергиялык  денгейі  темен  2  -  күйдегі  денгейге  ауысуы  толкьш 

үзындығы 

0,6328 мкм  квант /лазер/ сәулесін шығарумен  косарлана  жүреді.

20

Не

Соқтығысу кезінде 

берілетін  энергия

N6

5  - сурет

Ш ындығында  бүл  былай  іске  асырылады: 

лазердің  белсенді  жүмыс 

атқаратын  белігі  кабыргасы  кальщ  шыны  түтіктен  жасалган,  ал  екі  түпкі  беті 

жазык - параллель  оптикалык шыны тереземен жабылган.

Гелийдің  кезкелген  заттың  ішіне  ену  кабілеті  жогары  болғандыктан, 

түтіктің  кабырғасы  калың  етіп  жасалады.  Түпкі  терезелер  жазықтығы  түтік

осімен Брюстер бүрышын (а ^ )  жасайтындай етіп орналаскан /2  - с у р е т /.

Терезелерді  (а ^ )  бүрышымен  орнапасгыру  лазер  сәулесінің  кернеулік 

векторының 

Е 

тербелісі  онын  таралу  бағытына  көлденең  /осы  сурет 

жазыктығында жататындай/ жазык поляризацияланған сәуле алу кажеттілігінен 

туған.  Бүл  әдіс  көптеген  лазерлерді жасауда жиі  пайдаланылады.

Түтікке  электродтар /анод,  катод/ орналастырылған, ал түтіктің өзі  Не /р= 

імм.сын.бағ/ және  Ме /р = 2мм.сын.бағ/ газдары  коспасымен толтырылған.

Белсенді  элемент  жартылай  мөлдір  жазык  айна  мен  шағылыстыру 

коэффициенті  =  0,98  ойыс  сфералык  айнадаң  жасалған.  Сферапык  айнанын 

радиусы  үндестіргіштін  үзьшдығына  тен  етіп  алынуы  лазер  сәулесінің  П.Ә.К.

2!

үлғайту  үшін  және  оньщ  сапасын  /монохроматтылығын  және  кеңестік  пен 

уакыт бойынша когеренттілігін/  жаксарту үшін  кажет.

Анод  пен  катодтын  арасына  жоғары  кернеу  берілгенде  белсенді 

элементтін  ішіндегі  жанған  электр  разрядынын  көмегімен  нығыздау  процессі 

жүреді.  Электр разрядын тудыру түріне карай  белсенді  элементтер ыстык және 

суык катодты болып бөлінеді.

Ыстык катодты тәсілде  разрядты тудыру  үшін өте  жоғарғы вольтті  кыска 

импульс  лайдаланылады,  ап  разряд  түтанған  соң  жоғары  түракты  кернеуге 

косылады. 

Суык 

катодтык  тәсілде  жогарғы 

жиілікті 

электр  разряды 

пайдаланылады.  Суык катодты  белсенді элемент үзақ мерзімге  /20000  сағатган 

аса/ пайдалануға жарайды және сәуле шығару қасиеттері де жоғары.

Бірак  ыстык  катодты  белсенді  элементтер  куаты  күшті  лазер  сәулелерін 

алуға  мүмкіндік  бер^ді.  Не-Ме 

лазерлері,  үздіксіз  жүмыс  істейтін  түнғыш 

жасалған  лазерлер.  Олар  1961  ж ы лдары пайд аб олд ы ж әнегазды клазерлерд ің 

көп түрлерін жасаудың бастамасы болды.

\   *

22

БАҚЫ ЛАУ СҮРАҚТАРЫ

1.  Л м ер  сеулесінін ерекшелігі  кандай? Оның қандай түрлері бар?

2.  Өзыркымен  тосын 

(спонтанно) 

шыккан  кванттар  м^ён  еріксіз 

(вынужденно) 

сәуле  шығару  кванттарының  арасындағы  айырмашылык 

кандай?

3.  Үш  денгейлі  энергиялык  жүйе  мысалынан  лазердін  жүмыс  істеу  әдісін 

түсіндір.

4.  Қандай  денгей  беймаза  уақыты  көбірек  (Ю^  с)  (метастабильный)  деп 

аталады.  Инверсиялык нығыздау дегеніміз  не?

5.  Оптикалык  резонатор  деген  не,  онын  үзындығы  калай  таңдап  алынады 

ж әне онын лазер сәулесінін туындауындагы  атқарар жүмысы кандай?

6.  Қандай орта белсенді орта деп аталады?

7.  Н е-^ е   лазерінің сәуле шығарғыштык күрылымы кандай?

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН  ӘДЕБИЕТТЕР

1.  Абдуллаев  Ж.  Физика  курсы.  Алматы:  Білім,  ^994.  26-тарау,  §17,  §18.  21- 

тарау  §15,  §16.

2. Трофимова Т.И.  Курс физики. М.:  Высш.  шк.  1985.  §232,  §191,  §192.

23

у4жо^имм/^ жарм?<; сб^^^лс м^м^а^ум

Атом  заттын  кіші  бөлшегі.  Әрбір  химиялык  элементтін  өз  атомы  бар 

және  онын  күрылымы  әрбір  химиялык  элементтін  езіне  ғана  тән  физикалык 

және химиялык касиеттерін  аныктайды.

[  Атом  он  зарядты  ядро  мен  теріс  зарядты  электрондардан  күралған.  Ядро 

зарядынын шамась!.'

^  = 2 - [ - е ] ,  

(])

мүнда: 

-  Менделеев кестесіндегі  элементтін атомдык нөмірі;

-е -  бір электроннын  зарядының шамасы.

Ядроны  айналып  жүретін  электрондардын  барлык  саны  сол  элементтін 

атомдык  немір  санына  тен.  Ядро  мен,  оны  белгілі  бір  өзгермейтін  түракты 

/стаиионар/  орбитамен  айнала  козғалатын  электрондар  арасын  Кулондык 

электр өрісі  байланыстырады.

Атомнын  ядросының  он  зарядының  мөлшері  онын  электрондарының 

теріс  зарядтарынын  косындысына  тең  болса,  онда  мүндай  атом  бейтарап 

/нейтраль/  атом  деп  аталады.  Егер  теріс  зарядтың  мөлшері  оң  зарядтын 

мелшерінен  бір  /немесе  екі/  электрон  зарядындай  кем  болса,  онда  мүндай 

атомды бір /немесе екі/ рет оң иондалған  атом дейді.

Мысалы,

н , х Г .

Электрондардың 

ядроны 

айналу 

денгейі 

әртүрлі, 

соган 

сәйкес 

электронның ядромен  арасындағы байланыс  энергиясының шамасы да әртүрлі, 

сондыктан 

оны 

электрондардын 

энергиялык 

деңгейі 

дейді. 

Барлык 

электрондардың  энергиялык  деңгейлерінің  жиынтығы  атомнын  энергиялык 

деңгейі деп аталады.

Жармл; г^улесж м/м^а/?у ж<^не жум^' ся^/^м/!Л^ж аммқмл^'

Сондыктан.  атом  -  кулондык  электр  өрісі  аркылы  байланыскан  ядро  мен 

электрондардан  күралған  үзікті 

/дискретті/  күйдегі  /накты  знергиялык 

деңгейдегі/ жүйе.

Атом  езінін  ен  аз  энергиялык  денгейіне  ие  болмаган  калпының 

барлығында да тиянаксыз беймаза /возбужденное/ күйде болады .'

Тиянаксыз  беймаза  күйдегі 

атом 

сәл  уақьггган  кейін 

өз-өзінен 

/самопроизвольно.  тосынан  сыртка  жарык 

сәулесін 

шығарады  да,  оныц 

'энергиялык  деңгейі  теменірек  шамаға  ауысады.  Атомньщ  осылай  өздігінен 

жарык сәулесін шығаруын түткиыл /спонтанно/ сәуле шыгару дейді.

Атомнын  бір  энергиялык денгейден  екінші  энергияльж денгейге ауыскан 

кезде  босаған  энергия  үзік-үзік  жарык  энергиясына  айнальш  сыртка  таралады. 

Осы  жарык  сеулесінің  бір  үзігін,  яғни  жарыктың  ең  аз  /элементар/  мөлшерін 

квант  деп  атайды.  Ал  осы  квантқа  жарыктын  белшегі  түрінде  мен  бере  карап 

жарык фотонь! деп атаған.

Атомнан 

сыртка 

шыккан 

фотонныц 

езімен 

бірге 

алып 

кеткен 

энергиясынын шамасы  мына ернек аркылы  аныкталады:

Е = 

, 

(2)

м ү н д а һ -П л а н к   түрактысы;

V 

- толкын жиілігі.

Атомнын  алғашкы  і  және  кейінгі  і  күйлерінің  энергия  деңгейлерінің 

энергия айырмасы  мынаған тен:

Е;^ = Һ^,^=Е,-Е^. 

Е,>Е^. 

(3)

Осы  ернектен  атомнан  сыртка  бөлініп  шыккан  фотоннын  толкын 

жиіл!гінің ернегі  шығады:

23

X , /  

7].. 

(4)

мүнда С ^ жарыктың вакуумдағы таралу жылдамдығы;

X - толкын  үзындығы. 

,

Бұл формула  Бор  өрнеһ  делінеді.

Атомнын  бірнеше  энергиялық  денгейлерге  ауысуы  кезіндегі  сәуле 

шығару энергиялары  мына түрде жазылады:

АЕ =

(5)

Е, 

.Е(, 

ц

, 

.^0  -  ^^2 

,

Е , - Ғ ,   =Ау,  

,,

мүнда:  Ео - атомның ең аз энергиялық деңгейі;

0,],2,3  -  энергиялык денгейлердің рет саны.

Бүдан  атомның  әрбір  энергиялык  деңгейлерінің  бір-біріне  ауысуына сай 

әртүрлі  жиіліктегі  үзік-үзік  фотон  энергиясын  шығаратынын  көруге  болады. 

_   с

Егер 

*  у   байланысын  ескерсек,  атомнан  шықкан  сәуленің  толкын  жиілігіне

сай толкын үзындығының да үзік - үзік болып шығатынына көзіміз жетеді.

Электронның 

атом 

ядросымең 

байланыс 

энергиясы 

электронның 

орбитасының радиусына  тәуелді.

26

мүнда  е - электрон  заряды; 

г - орбита  радиусы.

Неғүрлым  электроннын  орбитасынын  радиусы  үлкен  болса,  соғүрлым 

онын  энергиясы  да  көп  болады.  Әрбір  ^ек тр о н н ы н   орбитасының  радиусына 

г^, Гз  бір ғана энергия шамасы 

Е  з сай келеді.

Атомнын  үзік  -  үзік  әртүрлі  ж иілі& і  сәуле  шығаруы  оның  спектрінің 

сызыктык  /түрлі-түсті  сызык  /  болуын  түсіндіреді.  Яғни  әрбір  спектр  сызыгы  ^ 

атомнын  белгілі  бір  энергиялык  деңгейден  екінші  белгілі  энергиялык  деңгейге 

кванттык ауысуы  кезінде шығарған фотоньіна /сәулесіне/ сай  келеді.

Атомнын  сәуле  шығару  спектрінде^Ч  сызыктык  спектр  атомның  ішкі 

заңдылығына бағынады, ал бір  -  біріне ж акнн жаткан снектр сызықтары  спектр 

тобын  /серия/  күрайды.  Мысалы,  сутегі  атомының  Пашен,  Бальмер,  Лайман 

спектртоптары   /!-сурет/.

Әрбір  спектр  тобы  жоғарғы  катарындағы бірнеше  энергия  деңғейлерінін 

бір ғана теменгі  энергия деңгейіне ауысуынан шығады,  ал жүту спектрі  осыған 

керісінше жүреді.

Бір  спектр  тобы  ішіндегі  спектр  сызьіктарынын  аракашыктығы  жоғарғы 

жиілікке  карай  кеми  береді  де,  осы  спектр  тобының  ең  жоғарғы  жиілікті 

спектрі не такала түседі.

'  Сутегі  атомының  спектрінен  оның  үш  епектр топтары  ете  анык керінеді. 

Сутегі  атомынын  спектрінің  толкын  үзындығын  Бальмер<  ернегі  бойынша 

аныктауға болады:

!

(7)

27

и^эв)  6 

. 

5 

-0.84 

-1.5 

3

Пі

-3 38  2

-13.55]

Пашен тобы (Пк^З, 

#

инфрақызыл сәулелер)

Бальмер тобы  (Пк=2,көрінетін сөулелер) 

Лайман тобы  (Пк=1,ультракүлгін сәулелер)

1  - сурет

мұнда  К - Р и д б е р г   турактысы;

Пк, Пі -  бір - біріне кванттык ауысуы өтетін  энергия деңгейлерінің 

басты кванттык сандары.

Пк  -  энергияның  төменгі деңгейін  керсеіетін  оның  спектр  тобын,  ал 

Пі -топтың жеке сьпыкта()ын  аныктайды.

і-суретте 

сутегі 

атомынын 

энергиялык 

деңгейлерінің 

схемасы 

берілген.Мүнда  спектр  сызыктарының  әртүрлі  спектр  топтарының  сәуле 

шыгаруына  сай  келетін  электрондардың  ауысулары  х<ебе  сызыктары  /стрелка/ 

аркылы керсетілген.

Осыган  үксас  спектр  топтарь!  сутегі  атомына  үксас  басқа  атомдар 

спектрлерінен  де  байкалады,  бірак,  мысалы:  Не"^, 

иондарының  спектр 

сызыгының  толкындык  саны  сутегі  атомының  соған  сәйкес  келетін  спектр 

сызыктарына караганда  2*  есе  көп болады.

Сырткы  электрондык кабатында бір гана электроны бар  сілтілік металдар 

атомының  спектрлері  де  сутегі  спектріне  ұксас,  бірак  олардың  спектр 

сызыктары  теменгі  жиілікке  карай  ойыскан  жэне  спектр  сызыктарынын 

орналасу заңдылығы күрделірек.

Сызыктык  спектрді  тиянақсыз  күйдегі  жеке  атомдар  шыгаратындыктан 

оны  атомдык  спектр  деп  те  атайды.  Сызыктык  спектр  алу  үшін  затгың

28

атомдарынын  арасындағы  байланыс  жок,  бір  -  бірінен  алшақ  газ  немесе  бу 

түріндеһ  күйде болуы шарт. 

^

Ж олак  спектрді  молекулалық  спектр  деп  атайды.  Себебі  жолак  спектр 

өзара  ілінісуі  үзілмеген,косақталган атомдардың ортак шығарған  сәулесі.

Ж олак  спектр  молекуланын  үш  түрлі 

энергиялык  деңгейлерінің 

косарлана түтасып  шығуынан пайда болады.

1.  Молекуланы  күраған  атомдардың  сырткы  электрондары  ауысып  түтас  екі 

атомды бірдей айнала козғалуынан  туатын спектр.

2.  Қосарланған  атомдардың  /молекуланы  күрап  түрған/  өзара  тербелісінің 

энергия деңгейлерінің ауысуынан туатын спектр.

3.  Молекуланы  күрап  түрған  ядролардың  бірін  -  бірі  айналуының  энергня 

деңгейлерінің өзгеруінен туатын спектр.

Түтас  спектрдің  пайда  болуы  себебі  молекула  мен  атомдардың  тығыз 

орналасуымен  түсіндіріледі.  Қатгы  денелердің  молекулалары  бір  -  біріне  өте 

жакын,тығыз  орналаскандыктан  өзіне  келіп  түскен  энергияны  дененің  баска 

атомдарымен  молекулаларына  тегіс  жылдам  таратып  үлгереді  де,  олардың 

барлығын  тиянаксыз  беймаза  күйге  келтіреді.  Сондыктан  одан  шыккан 

спектрдің диапозоны өте үлкен,  барлық толкын жиіліктерді  камтитын  болады.

жууяу

Сәуле  жүту  процесі  жүтушы  атомының,  ионының,  молекуланың  немесе 

катты  дененің  электрондарынын  төменгі  энергиялык  деңгейлерден  жоғарғы 

энергиялык деңгейлерге ауысуына байланысты.

Оңашаланған  атомның  /мысалы  сиретілген  газдардың  атомының/  жүту 

спектрі түтас спектрдің бетіндегі  жіңішке кара сызыктар түрінде  көрінеді,  яғни 

атомның сәулені  жүту  көрсеткіші  түтас спектрмен салыстырғанда ете  аз шама, 

себебі  жүту  спектрі  атомның  ішіндегі  барлык  электрондардың  меншікті 

тербелісінің  жиіліктеріне  сай  келетін  барлык толқын  үзындыктарының ете тар 

диапазонын камтиды.

29

Молекулалык  жүту  спектрі  молекуланы  күрап  тұрған  атомдардын 

тербелістерімен  аныкталатындыктан  молекулалык  жүту  көрсеткіші  атомнын 

жүту 

көрсеткішімен 

салыстырғанда 

кебірек, 

себебі 

онын 

толкын 

үзындыктарынын диапозоны кеңірек.

Қатты  денелердің  сәуле  жүтуы  толқын  жиілігінің  ете  кең  диапозонын 

камтиды,  онын  себебі,  жогарыда  айткандай,  сәуле  жүтуға  тығыз  орнапасқан 

атомдар мен молекулалар теғіс катысады.

Атом  жоғарғы  энерғиялық  деңгейден  теменгі  энерғиялык  деңгейге 

ауыскан  кезде  -  шығару  спектрін,  ал  төменгі  деңгейден  жоғарғы  деңгейғе 

ауысканда - жүту  спектрін береді.

Спектр  сьчыктарының  қанықтылығы 

/интенсивность/ 

сол  спектрді 

шығаруға  катыскан 

біркелкі 

беймаза  күйдеғі 

электрондардың 

немесе 

атомдардын санының көп немесе  аз болуына тәуелді.

Жарықтың заттардағы сынуы.

Жарықтын дисперсия күбылысы деп  заттын  сыну  көрсеткішінің  п  түскен 

сәуленін жиілігіне  немесе толқын үзындыгына тәуелділігін айтады.

Жарық  дисперсиясының  айқын  мысалына  -  призмаға  түскен  күндізғі 

жарықтың жеті түрлі-түсті сәулелерғе жіктелу спектрі  жатады.

Мөлдір  ортаға  түскен  сәуленің  толқын  жиіліғі  өскен  сайын  сыну 

керсеткіші үлғая түседі де сәуленің сыну бүрышы артады.

М елдір  ортаның  сыну  керсеткіші  мен  толкын  жиілігінің 

/немесе 

үзындығының/  арасындағы  тәуелділік  қалыпты  жарық  дисперсиясы  деп 

аталады.

30

Жарьщтын 

сынуына 

ортадағы 

жарыктың 

таралуының 

фазалык 

жылдамдығының езгеруі себеп болады.  Сыну көрсеткіші формуласы:

=

(Ю)

мүнда С - жарыктың вакуумдегі  таралу  жылдамдыгы;

Сф - жарыктың берілген ортадағы  фазалык таралу жылдамдығы. 

Ж арыктың таралу жылдамдыгы  электромагниттік теориясы бойынша:

"   <—  ' 

бүдан 

,

мұнда  Е - диэлектрлік өтімділік,  ц - магниттік етімділік.

Көрінетін  жарыктың  магниттік  өтімділігі  бір  санына  өте  жуык  Цй;!,

сондыктан  м  = 

болып  шыгады.  Диэлектрлік  өтімділік  электромагнит 

өрісінін  жиілігіне  тәуелді  болғандыктан  жарык  дисперсиясы  да  жиілікке 

тәуелді  болады.

Бүл тәуелділік жарыктың электромагниттік өрісімен ортаның атомы және 

молекулалары  арасындагы  езара  әсерлесудің  нәтижесімен  аныктапатындыктан 

бүл  әсерлесу  жарыктын  ортада  жүтылуына  әкеледі.  Сыну  керсеткіші  бүл 

жағдайда комплексті шаманы білдіреді.

й   =  м + 

(12)

мүнда  X - жүтылуды  сипаггайды.

3!

Спектрдін  көрінетін 

бөлігі  мен  ультракүлгін  аймағында  жүтылуға  - 

электрондардың тербелісі, ал инфракызыл аймақта - иондардың тербелісі  басты 

себеп болады.

Ортаға  келіп  түскен  жарык  спектрі  жиілігі  ортаның  жұту  спектрінін 

жиілігіне  жакын  болганда  ортанын  сыну  корсеткіші  п  толкын  үзындығына 

тәуелділігінен  алшақтай  бастайды.  Өйткені,  классикалык  теория  бойынша, 

жарык толкынынын электр өрісінің әсерімен ортаның атомдары,  молекулалары 

және  электрондары  еріксіз тербеле  бастайды  да  оның  тербеліс  жиіліғі  сырткы 

өрістің  толкынының  тербеліс  жиілігіне  теңеседі.  Жарық  толкынының  жиілігі 

электрондардын  меншікті  тербеліс  жиілігіне  такағанда  резонанс  күбылысы 

туып,  жарыкты  электрондар  жүтады.  Бүл  дисперсияның  заңының  п=У(ү) 

тәуелділігінің бүзылуына әкеледі.

Ал,  ортаға  түскен  жарык  толкындарының  жиілігі  электрондардың 

меншікті  жиілігінен  өзгеше  болған  кездін  бәрінде  де  жарыктың  дисперсиясы 

заңы  орындалады.

йсийбмма м рсж /к

Жарык  спектрлерін  алу  және  бакылау  үшін  спектр  күралдарын 

пайдаланады.  Оларға  спектроскоп,  спектрометр,  монохроматор  жатады.  Осы 

аспаптар  жарыкты  х<іктеу  әдісіне  байланысты  дифракциялык  және  призмалык 

болып  бөлінеді.  Мына  /2/  суретте  призмалык  спектр  аспабының  оптикалык 

сүлбасы керсетілген.

!  -  ж ар у к   енетін  санылау,  2  -  енген  сеулені  бағытгагыштьщ  объективі,

3  -  сәулені  жіктеуші  призма,  4 -  шыккан  сәулені  бағьитағыш тың объективі,  5  - 

санылаудың  енін  реттегіш,  6  -  фокусын  дәлдеуші  объективтін  бұрандасы,  7  - 

бүратын  механизмнін  барабаны,  8  -  жарык  көзі,  9  -  бакылаушының  көзі,  Ю  -  

окулярдың аныктығын дәлдегіш.

Санылау  )  объективтің  2  фокаль  жазыктыгына  орналасқан,  сондыктан 

зерттеп  отырган  жарык  саңылау  мен  объекгивтен  етіп  призмага  параллель 

сәуле  түрінде  түседі.  Призма  сәулені  ертүрлі  толкын  үзындыгына  /жиілігіне/ 

карай  әртүрлі  бүрышка бүрып  жіктейді.  Призмадан  өткен  сәуле объективпен  4 

жиналады да онын  фокаль жазыктығында жіктелген спектр береді.

Дисперсиялык  спектрдін  дифракциялык  спектрден  айырмашылығы  - 

оның  сызыктык  еместігі,  ягни  монохроматгы  жарыктын  призмада  жіктелу 

бүрышы  жарыктын  толкын  үзындыгына  да,  ж иіліһне  де  тәуелді  емес.

33

Соңдыктан  дисперсиялык  спектр  күралдарын  эталондык  жарык  көздерін 

пайдаланып  алдьж  ала дәлдеп /градуировка/ алу керек.

Санылаудын  биіктігі  15  мм,  енін  бұранда  5  /әр  белігінің  үзындығы

0,01  мм/  аркылы  өзгертуге  болады.  Толкын  үзындығынын  өзгеруіне  карай 

объективтін  фокус  аракашықтығы. өзгеріп  отыратындыктан  сырткы  трубада 

объективтің фокусын дәлдейтін бұрандалы  6 арнаулы  шкалалы терезе бар.

Санылау  меи  объективтін  арасындагы  тетік  жарықтың  приборға  түсуін 

ашып жабады.

Дисперсиялаушы  призма  бүратын  механизмі  бар  түғырға  орнатылған. 

Бүратын  механизмнің  7  өлшейтін  барабанында  барабанның  бүрылу  бүрышы 

көрсетілген.  Нәтижесі  спираль  бойымен  жылжитын  индекске  карсы  беттескен 

шамаға тең.

Тәжірибе  жүмысының  максаты  монохроматорды  дәлдеу  /градуировка/, 

әмбебап  монохроматор  УМ  -  2  көмегімен  неон  газының  сызыктык  спектрін 

бакылау және сәуле жүткыштың /поглотитель/ сәуле өткізу енін аныктау.

/   -  7И/7СЪ/Р&/С  Монохроматорды дәлдеу /градуировка/.

Эталон  жарык  көзі  үшін  төменгі  кысымдағы  сынапты  кварц  шамын 

пайдаланалы.  М үнда  сынап  буы  аркылы  өтетін ток  разряды  жарык  шығарады. 

Сынап  шамы спектр  сызыктары көрнекті  жэне түракты жарык  кезі  бола алады 

және ол кзңыктылығы әртүрлі, сирек кездесетін  спектр сызықтарын береді.

Өлшегіш  бзрабанды  айналдырып 

!-кестеде  көрсетілген  сынаптын 

спектрін  ортанғы  жағдайға  әкеліп,  оны  окулярдің  көрсеткішімен  бетгестіреді. 

Барабандағы  керсеткенді  жазып  алып,  одан  кейін  көрсеткішті  ауыстырып  осы 

бірінші  сызыкты  үш рет кайталап өлшейді.  Орта мәнін  1-кестесіне жазады.

Кестедегі  мәндер бойынша аспаптың  көрсетулерінің толкын  үзындығына 

байланыстылығының дәлдегіш  /градуировочный  / графигін сызамыз.

34

і-кесте

Монохроматорды сынап спектрі  бойынша дәлдеу

Сызыктын түсі мен орны

м

Барабанның керсетуі

Дара 

КЫЗЫ.1

690,7

1

1

2.

Айкын  кызыл

623,4

3.

Кызгылт сары /үқсас екі 

сызықтардың сол жағындағы/

612,3

4.

Сары/тақау екі  айкын  сызык- 

тардын сол жагындагы/

579,0

5.

Дара  сары-жасыл

567,6

6.

Айкын ашык-жасыл

546,0

7.

Көкжасыл/айкын кегілдір сы- 

зықтың оң жағындағы бірінші/

497,4

8.

Айкын кегілдір

491,6

9.

Айкын  көк

435,8

10.

Көк /такау  екі үксас сызыктар- 

дың  он жағындағы/

433,9

-

!1.

Сол жактағы айқын күлгін

407,8

-

!2.

Оң жактағы  айкын күлгін

404,7

35

2  

-  71477(1Ь/Я&УС1  Неон  газының  спектрінін  толқын  үзындыктарын 

аныктау.

1  -  тапсырыстағы  сиякты  неон  газының спектр сызыктарын  өлшеу  керек. 

Жарык  кезіне неон  шамы  алынды.  Санылауды тарылта  отырып  алынған  спектр 

сызыктарының  орналасуын  бакылайды.  Спектр  сызықтарының  каныктылығы 

немесе  көрнектілігі  жеткілікті  болмаса,  оны  неон  шамын  орнынан  әр  бағытта 

жылжыту  аркылы  реттейді.

Аныкталгаи  мәндерін  2-кестеге жазады.

2-кесте

Неон  газыньщ спектрінің толкын үзындыгын аныктау

п/п

Сызықтың түсі мен  орны

м  !0'^

Барабаннын көрсетуі  1

!.

Айкын  кызыл /екі  жакын  сы- 

зыктың сол жағындағы/

2.

Қызылсары  /екі  жакын  сы- 

зыктың он жағындағы/

3.

.Айкын  сары

4.

Айкын ашык жасыл

!

5.

Ашыкжасыл /екі жакын сы- 

зыктың оң жағындағы/

6.

і

Айкын  көк

Осы  кестедегі  барабанның  көрсеткен  мәндеріне  сай,  дәлдегіш  графикті 

пайдаланып,  неон спектрінін толкын ұзындықтарын аныктайды.

36

^  -  7ИЛ(ГЪ//'А/6'.  Жарык сүзгісінің /фильтр/ жүту спектрін анықтау.

Монохроматордың  санылауына  электр  шамын  орналастырады,  ейтікені 

онын  спектрі  тұтас  спектр.  Ш амның  сәулесінін  жолына  ақ  түсті  /матовая/ 

шыны  пластинка  койылады.  Бүру  механизмі  аркылы  дисперсиялаушы 

призманы  айна^ідырып  оптикалык 

сүзгіде  жүтылған  толкын  үзындығынын 

барабандагы  сәйкес  мәндерін  жазып  алады.  Сүзгінің  жүту  спектрінің  енін 

аныктайды.

4  - 

Ертіндінің жүту  спектрін  аныктау.

Зертгелетін  ертінді  төрт  кырлы  мөлдір  ыдыска  күйылып  электр  шамы 

мен  саңылау  арасына  койылады.  Барабан  аркылы  ертіндіден  еткен  сәуле 

жолагының  мәнін  табады.  Дөлдегіш  /градуировочный/  графикті  пайдаланып 

осы  сәуленің  жолағының  екі  шеткі  толқын  үзындығын  және  ертіндінің  жүту 

спектрінін  енін  аныктайды.  Ертіндінің  орнына  хлорофилдін  спирттағы 

ертіндісін пайдалануға болады.

37

жүктеу/скачать 1,16 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: