148
4.1. ELEKTROMAQNİT ŞÜALANMASININ KVANT TƏBİƏTİ. FOTON
Cisim üzərində mexaniki iş görüldükdə onun daxili enerjisi
artır, cisim özü iş gördükdə isə onun daxili enerjisi azalır.
İstiliyin isti cisimdən (və ya cismin hissəsindən) soyuq cismə
(və ya cismin hissəsinə) verilməsi prosesi istilikvermə adlanır.
İstilikvermənin 3 növü var
: istilikkeçirmə, şüalanma və
konveksiya. Konveksiyada cismin
hissələri arasında maddə və enerji daşınması baş verir. İstilikkeçirmə və şüalanma isə enerji
daşınmasıdır.
Enerjinin cismin bir hissəsindən digər hissəsinə, yaxud bir-birinə toxunan bir cisimdən
digərinə verilməsi prosesi istilikkeçirmə adlanır.
Bu zaman iki cismin temperaturları bəra-
bərləşdikdə deyilir ki, onlar arasında istilik tarazlığı yaranır.
Şüalanma – enerjinin bir cisimdən digərinə şüalar (görünən və ya görünməyən) vasitəsilə
verilməsidir.
Yer planeti üçün ən böyük təbii şüalanma mənbəyi olan Günəş həm işıq, həm
də istilik şüalandırır.
Cisimdən şüalanan enerji digər cisimlərin səthinə çatdıqda onun bir hissəsi həmin səth
tərəfindən udulur, digər hissəsi isə əks olunur. Cisim şüalanan enerjini udduqda onun daxili
enerjisi artır və o qızır. Tünd və açıqrəngli səthlər müxtəlif şüaudma qabiliyyətinə malikdir.
Belə ki, tünd-qara rəngli səthlər enerji şüalarını daha yaxşı udur, açıqrəngli səthlər isə, ək-
sinə, şüaları daha yaxşı əks etdirir. Cisimlərin şüalanması və şüaudması onların təşkil
olunduqları atomun quruluşu ilə izah edilir. Atomun quruluşuna dair Rezerfordun təklif etdiyi
planetar modelə görə, atomun mərkəzində müsbət yüklü nüvə yerləşir. Elektronlar isə nüvə
ətrafında dairəvi orbitlər üzrə hərəkət edir. Lakin bu model atomun davamlı mövcud olmasını
izah edə bilmədi, çünki klassik fizikaya görə, dairəvi orbitlər üzrə hərəkət edən elektron enerji
şüalandırmalıdır. Bu halda elektron get-gedə aşağı orbitlərə keçməli və nəhayət, nüvə üzərinə
düşməlidir – atomun varlığına son qoyulmalıdır. Əslində isə atom sistemi davamlı olaraq möv-
cuddur. Rezerfordun izah edə bilmədiyi bu çətin vəziyyətdən çıxış yolunu 1913-cü ildə dani-
markalı alim Nils Bor iki postulatı ilə göstərdi:
Birinci postulat: atomlar yalnız hər birinə müəyyən enerji uyğun gələn xüsusi stasionar
hallarda və ya kvant hallarında ola bilər. Stasionar halda atom elektromaqnit dalğaları
şüalandırmır və udmur.
İkinci postulat: atom böyük enerjili stasionar haldan kiçik enerjili stasionar hala keçdikdə
şüalanma baş verir. Bu zaman elektron uzaq orbitdən nüvəyə yaxın orbitə keçir. Əksinə,
atom enerji udduqda kiçik enerjili stasionar haldan böyük enerjili stasionar hala keçir. Bu
zaman elektron nüvəyə yaxın orbitdən uzaq orbitə keçir.
Stəkana tökülən su ilk baxışdan kəsilməz formaya malikdir – o, şırnaq
formasında axır və istənilən zaman bu axını dayandırmaq olur.
Bəs şəkər tozu necə, o da kəsilməzdirmi? İlk
baxışdan bəli, çünki onu da su kimi istənilən
qədər götürüb-boşaltmaq olur. Lakin əgər
ayrı-ayrı şəkər kristallarını qarışqalar yuvala-
rına daşıyırsa, bu halda şəkər tozu diskretdir,
yəni ayrı-ayrı kiçik hissələrdən ibarətdir.
Deməli, ixtiyari cisim verilmiş şəraitdən asılı
olaraq həm kəsilməz, həm də diskret ola
bilər. Əslində, hamı bilir ki, bütün cisimlər, o
cümlədən su da diskretdir – atom və molekul-
lardan təşkil olunmuşdur.
Maraqlıdır, görə-
sən, şüalanma
prosesi kəsilməzdir,
yoxsa diskret?
• KEÇDİKLƏRİNİZİ XATIRLAYIN •
Fizika – 8, 9 və 10
LAYİHƏ
149
Plank fərziyyəsi.
Alimlər maddə ilə şüalanma arasında istilik tarazlığı şərtlərini araş-
dırdıqda nəzəriyyə ilə təcrübə arasında çox ciddi fərq aşkar etdilər. Belə ki, Maksvellin
elektromaqnit nəzəriyyəsinə əsaslanan hesablamalar göstərdi ki, maddə ilə şüalanma
arasında
istilik tarazlığı yalnız mütləq sıfır temperaturunda (
−273℃-də)
mövcud ola
bilər. Bu o deməkdir ki, əgər cismin temperaturu mütləq sıfırdan yüksəkdirsə, o, mütləq
sıfıra qədər soyuyanadək öz daxili enerjisini fasiləsiz olaraq elektromaqnit sahəsinə
verməlidir – elektromaqnit dalğası şüalandırmalıdır. Əgər belə olsa idi, kainatdakı bütün
cisimlər, o cümlədən Günəş çoxdan öz daxili enerjisini elektromaqnit sahəsinə verib
−273℃-yə qədər soyumalı idi.
Təcrübə isə təkzibedilməz dəlillərlə sübut etdi ki, maddə ilə şüalanma arasında
istilik tarazlığı bütün temperaturlarda mövcuddur. Belə tarazlıq cismin elektromaq-
nit dalğası şüalandırması və udması nəticəsində yaranır.
1900-cü ilin dekabrında alman alimi Maks Plank (1858–1947) “Almaniya Fizika
Cəmiyyəti”ndə çıxış edərək irəli sürdüyü yeni fərziyyə ilə eksperimentə zidd olan
nəzəriyyədə ciddi düzəliş etdi.
Plank fərziyyəsi belədir:
Atomun elektromaqnit enerji şüalandırması kəsilməz deyil, diskret xarakter daşıyır.
Şüalanma kvantlarla (lat
. “quantum” – say, miqdar
) – kiçik porsiyalarla baş verir.
Kvantın (sonralar o, foton adlandırıldı) enerjisi şüalanma tezliyi ilə mütənasibdir:
?????? = ℎ
. (1)
Pərlərin öz-özünə fırlanmasına səbəb
nədir?
Təchizat: Kruks radiometri – o, havası çıxa-
rılmış şüşə balondan ibarətdir. Balon iti uc-
luq üzərində sərbəst fırlana bilən 4 nazik və
yüngül metal pərlə (lövhə ilə) təchiz edil-
mişdir
(a)
.
İşin gedişi:
1. Radiometri sinifdə Günəş şüaları düşən
pəncərədə yerləşdirin və baş verən hadi-
səni izləyin.
2. Radiometri pəncərədən kənarlaşdırıb
Günəş şüaları düşməyən masa üzərində
yerləşdirin və müşahidələrinizi davam
etdirin.
Nəticənin müzakirəsi:
Təcrübədə nə müşahidə etdiniz?
Araşdırmadan hansı nəticəyə
gəlmək
olar?
(a)
ARAŞDIRMA
1
LAYİHƏ