Bu gün biz Lebedevin işıq fotonlarının təzyiqini sübut etmək təcrübəsi haqqında danışacağıq. Bu kəşfin əhəmiyyətini və buna səbəb olan fonu açıqlayacağıq.
Bilik maraqdır
Maraq fenomeni haqqında iki fikir var. Biri “maraqlı Varvaranın burnunu bazarda qoparıb” deyimi ilə, digəri isə “maraq pislik deyil” deyimi ilə ifadə olunur. Əgər marağın xoş qarşılanmadığı və ya əksinə ehtiyac duyulan sahələr arasında fərq qoyularsa, bu paradoks asanlıqla həll olunur.
Johannes Kepler alim olmaq üçün doğulmayıb: atası müharibədə vuruşub, anası isə meyxana saxlayır. Amma onun qeyri-adi qabiliyyətləri var idi və təbii ki, maraqlı idi. Bundan əlavə, Kepler ciddi görmə pozğunluğundan əziyyət çəkirdi. Ancaq kəşflər edən o idi, bunun sayəsində elm və bütün dünya indi olduğu yerdədir. İohannes Kepler Kopernikin planet sistemini aydınlaşdırmaqla məşhurdur, lakin bu gün biz alimin digər nailiyyətləri haqqında danışacağıq.
Ətalət və Dalğa Uzunluğu: Orta Əsr İrsi
Əlli min il əvvəl riyaziyyat və fizika "İncəsənət" bölməsinə aid idi. Buna görə də, Kopernik cisimlərin (o cümlədən səma cisimlərinin) hərəkəti mexanikası və optika və cazibə ilə məşğul idi. Ətalətin mövcudluğunu sübut edən o idi. NəticələrdənBu alim müasir mexanikanı, cisimlərin qarşılıqlı təsiri anlayışını, təmasda olan cisimlərin sürətlərinin mübadiləsi elmini inkişaf etdirdi. Kopernik həm də xətti optikanın harmonik sistemini inkişaf etdirdi.
O, kimi anlayışları təqdim etdi:
- "işığın sınması";
- "refraksiya";
- "optik ox";
- "ümumi daxili əksetmə";
- "işıqlandırma".
Və onun tədqiqatı nəhayət işığın dalğa xarakterini sübut etdi və Lebedevin fotonların təzyiqinin ölçülməsi təcrübəsini apardı.
İşığın kvant xassələri
İlk növbədə işığın mahiyyətini müəyyənləşdirməyə və onun nə olduğu haqqında danışmağa dəyər. Foton elektromaqnit sahəsinin kvantıdır. Bu, bütövlükdə kosmosda hərəkət edən bir enerji paketidir. Siz fotondan bir az enerji "diyə bilməzsiniz", lakin o, çevrilə bilər. Məsələn, işıq bir maddə tərəfindən udulursa, bədənin daxilində onun enerjisi dəyişikliklərə məruz qalır və fərqli bir enerji ilə bir foton buraxır. Amma formal olaraq bu, udulmuş işıq kvantı olmayacaq.
Bunun nümunəsi möhkəm metal top ola bilər. Əgər maddənin bir hissəsi onun səthindən qoparılıbsa, o zaman forma dəyişəcək, sferik olmağı dayandıracaq. Ancaq bütün obyekti əridirsinizsə, bir az maye metal götürsəniz və sonra qalıqlardan daha kiçik bir top yaratsanız, o, yenidən kürə olacaq, lakin fərqli, əvvəlki kimi olmayacaq.
İşığın dalğa xüsusiyyətləri
Fotolar dalğa xassələrinə malikdir. Əsas parametrlər bunlardır:
- dalğaboyu (kosmosu xarakterizə edir);
- tezlik (xarakter edirvaxt);
- amplituda (salınmanın gücünü xarakterizə edir).
Lakin elektromaqnit sahəsinin kvantı kimi fotonun da yayılma istiqaməti var (dalğa vektoru kimi qeyd olunur). Bundan əlavə, amplituda vektoru dalğa vektoru ətrafında dönə və dalğa qütbləşməsi yarada bilir. Bir neçə fotonun eyni vaxtda emissiyası ilə faza, daha doğrusu, faza fərqi də mühüm amilə çevrilir. Xatırladaq ki, faza dalğa cəbhəsinin müəyyən bir zamanda (yüksəlmə, maksimum, enmə və ya minimum) malik olduğu rəqsin hissəsidir.
Kütlə və enerji
Eynşteynin ağıllıca sübut etdiyi kimi, kütlə enerjidir. Ancaq hər bir konkret vəziyyətdə bir dəyərin digərinə çevrildiyi qanunun axtarışı çətin ola bilər. İşığın yuxarıdakı dalğa xüsusiyyətlərinin hamısı enerji ilə sıx bağlıdır. Yəni: dalğa uzunluğunu artırmaq və tezliyi az altmaq daha az enerji deməkdir. Amma enerji olduğu üçün fotonun kütləsi olmalıdır, deməli, işıq təzyiqi olmalıdır.
Təcrübə strukturu
Lakin fotonlar çox kiçik olduğundan onların kütləsi də kiçik olmalıdır. Onu kifayət qədər dəqiqliklə müəyyən edə bilən bir cihaz qurmaq çətin texniki iş idi. Onun öhdəsindən ilk gələn rus alimi Lebedev Petr Nikolaeviç oldu.
Təcrübənin özü burulma anını təyin edən çəkilərin dizaynına əsaslanırdı. Gümüş sapa çarx asılmışdı. Onun uclarına müxtəlif nazik nazik lövhələr yapışdırılmışdımateriallar. Lebedevin təcrübəsində ən çox metallardan (gümüş, qızıl, nikel) istifadə olunurdu, lakin slyuda da var idi. Bütün struktur bir vakuum yaradılan bir şüşə qaba yerləşdirildi. Bundan sonra bir boşqab işıqlandırıldı, digəri isə kölgədə qaldı. Lebedevin təcrübəsi sübut etdi ki, bir tərəfin işıqlandırılması tərəzinin fırlanmağa başlamasına səbəb olur. Alim sapma bucağına görə işığın gücünü mühakimə etdi.
Çətinlikləri yaşayın
XX əsrin əvvəllərində kifayət qədər dəqiq təcrübə qurmaq çətin idi. Hər bir fizik vakuum yaratmağı, şüşə ilə işləməyi və səthləri cilalamağı bilirdi. Əslində, bilik əl ilə əldə edilirdi. O dövrdə lazımi avadanlıqları yüzlərlə ədəd istehsal edəcək böyük korporasiyalar yox idi. Lebedevin cihazı əl ilə yaradıldığı üçün alim bir sıra çətinliklərlə üzləşdi.
O vaxtkı vakuum hətta orta səviyyədə deyildi. Alim xüsusi nasosla şüşə qapağın altından hava çıxarıb. Ancaq təcrübə ən yaxşı halda nadir bir atmosferdə baş verdi. İşığın təzyiqini (impuls ötürülməsi) cihazın işıqlandırılmış tərəfinin qızdırılmasından ayırmaq çətin idi: əsas maneə qazın olması idi. Təcrübə dərin vakuumda aparılsaydı, o zaman işıqlandırılan tərəfdə Broun hərəkəti daha güclü olan molekullar olmazdı.
Əyilmə bucağının həssaslığı arzuolunan çox şey buraxdı. Müasir vint axtaranlar radyanın milyonda bir hissəsinə qədər bucaqları ölçə bilir. On doqquzuncu əsrin əvvəllərində miqyası adi gözlə görmək mümkün idi. Texnikazaman plitələrin eyni çəkisini və ölçüsünü təmin edə bilmədi. Bu da öz növbəsində kütlənin bərabər paylanmasını qeyri-mümkün etdi və bu da fırlanma anı təyin etməkdə çətinliklər yaratdı.
İlin izolyasiyası və quruluşu nəticəyə çox təsir edir. Əgər metal parçasının bir ucu nədənsə daha çox qızdırılıbsa (buna temperatur gradienti deyilir), onda tel işıq təzyiqi olmadan bükülməyə başlaya bilər. Lebedevin aparatının kifayət qədər sadə olmasına və böyük xəta verməsinə baxmayaraq, işığın fotonları ilə impulsun ötürülməsi faktı təsdiqləndi.
İşıqlandırma lövhələrinin forması
Əvvəlki bölmə eksperimentdə mövcud olan, lakin əsas şeyə - işığa təsir etməyən bir çox texniki çətinlikləri sadaladı. Sırf nəzəri olaraq, monoxromatik şüaların bir-birinə ciddi şəkildə paralel olan lövhəyə düşdüyünü təsəvvür edirik. Lakin iyirminci əsrin əvvəllərində işıq mənbəyi günəş, şamlar və sadə közərmə lampaları idi. Şüaların şüasını paralel etmək üçün kompleks lens sistemləri quruldu. Və bu halda mənbənin işıq intensivliyi əyrisi ən vacib amil idi.
Fizika dərsində çox vaxt şüaların bir nöqtədən gəldiyi deyilir. Ancaq real işıq generatorlarının müəyyən ölçüləri var. Həmçinin, filamentin ortası kənarlardan daha çox foton yaya bilər. Nəticədə, lampa ətrafındakı bəzi sahələri digərlərindən daha yaxşı işıqlandırır. Verilmiş mənbədən eyni işıqlandırma ilə bütün fəzanın ətrafında keçən xəttə işıq intensivliyi əyrisi deyilir.
Qanlı Ay və qismən tutulma
Vampir romanları qanlı ayda insanlarda və təbiətdə baş verən dəhşətli dəyişikliklərlə doludur. Ancaq bu fenomendən qorxmamaq lazım olduğunu söyləmir. Çünki bu, Günəşin böyüklüyünün nəticəsidir. Mərkəzi ulduzumuzun diametri təxminən 110 Yer diametridir. Eyni zamanda görünən diskin həm bir, həm də digər kənarından yayılan fotonlar planetin səthinə çatır. Belə ki, Ay Yerin penumbrasına düşəndə o, tamamilə örtülmür, əksinə, sanki qırmızıya çevrilir. Bu kölgə üçün planetin atmosferi də günahkardır: narıncı olanlar istisna olmaqla, bütün görünən dalğa uzunluqlarını udur. Unutmayın ki, Günəş də gün batanda qırmızıya çevrilir və məhz o, atmosferin daha qalın təbəqəsindən keçdiyi üçün.
Yerin ozon təbəqəsi necə yaranıb?
Diqqətli oxucu sual verə bilər: "İşığın təzyiqinin Lebedevin təcrübələri ilə nə əlaqəsi var?" Yeri gəlmişkən, işığın kimyəvi təsiri də fotonun impuls daşıması ilə bağlıdır. Məhz, bu fenomen planetin atmosferinin bəzi təbəqələrindən məsuldur.
Bildiyiniz kimi, hava okeanımız əsasən günəş işığının ultrabənövşəyi komponentini udur. Üstəlik, yerin qayalıq səthi ultrabənövşəyi şüalarla yuyulsaydı, məlum formada həyat qeyri-mümkün olardı. Ancaq təxminən 100 km yüksəklikdə atmosfer hələ hər şeyi udmaq üçün kifayət qədər qalın deyil. Və ultrabənövşəyi birbaşa oksigenlə qarşılıqlı əlaqədə olmaq imkanı əldə edir. O2 molekullarını parçalayıratomları azad edir və onların birləşməsini başqa bir modifikasiyaya - O3 -ə çevirir. Təmiz formada bu qaz ölümcüldür. Buna görə havanı, suyu, p altarları dezinfeksiya etmək üçün istifadə olunur. Lakin yer atmosferinin bir hissəsi kimi o, bütün canlıları zərərli radiasiyanın təsirindən qoruyur, çünki ozon təbəqəsi görünən spektrdən yuxarı enerjilərlə elektromaqnit sahəsinin kvantlarını çox effektiv şəkildə udur.
