6. Fotoeffekt va uning qonunlari. Fotonlar energiyasi va impulsi. Kompton effekti. Yorug`likning bosimi. Yorug`likning issiqlik va ximiyaviy ta’siri. Fotolyuminestsentsiya, fluorestsentsiya va fosforestsentsiya

 
Fotoeffekt. Fotonlar 
Fotoelektrik effekt 1887 yilda nemis olimi G.Gers tomonidan kashf 
qilingan, 1888-1890 yillarda rus olimi A.G.Stoletov tomonidan atroflicha tajribada 
o’rganilgan. Fotoeffekt hodisasini shuningdek 1900 yilda Lenard ham tadqiq 
qilgan.Bu hodisa tashqaridan tushayotgan yorug’lik ta’siri ostida moddalardan 
elektronlarning urilib chiqarilishi ekanligi tushunarli bo’lgan. Fotoeffekt 
o’rganilgan tajriba sxemasi rasmda berilgan. 
Tajribada ikkita metall elektrodi bo’lgan shisha vakuum ballonidan 
foydalanilgan. Elektrodlarga U kuchlanish berilgan. Kuchlanish qutblanishi 
ikkitalik kalit yordamida o’zgartirilgan. Elektrodlardam biri (K -katod) kvarsli 
darcha orqali biror to’lqin uzunligidagi monoxromatik nur bilan yoritilgan. 
O’zgarmas yorug’lik oqimida fototok kuchining yuklatilgan kuchlanishga 

---

bog’liqligi yozib olingan. Rasmda yorug’lik oqimining intensivligining ikkita 
qiymatida I=I(U) bog’lanish keltirilgan. 
Olingan gragiklar shuni ko’rsatadiki, kuchlanishning yetarlicha katta 
qiymatlarida A-anoddagi fototok to’yinishga erishadi, chunki yorug’likning 
katoddan urib chiqargan barcha elektronlari anodga yetib boradi. Aniq o’lchashlar 
ko’rsatadiki, I(t)-to’yingan tok tushayotgan yorug’lik intensivligiga to’gri 
proporsional bo’ladi. 
Anoddagi kuchlanish manfiy bo’lganda anod va katod o’rtasidagi elektr
maydoni elektronlarni tormozlaydi. Anodga kinetik energiyalari (eU
0
) dan katta 
bo’lgan elektronlargina yetib bora oladi. Agar anoddagi kuchlanish - U
0
dan kichik 
bo’lsa, fototok yo’qoladi. U
0
ni o’lchab, fotoelektronlarning maksimal kinetik 
energiyasini: 
0
max
2
2
eU
mv







o’lchash mumkin bo’ladi. U
0
-ning tushayotgan yorug’lik oqimi intensivligiga 
bog’liq bo’lmasligi olimlarni hayron qoldirgan. O’lchashlar U
0
-ning chastotaga 
chiziqli bog’lanishda ekanligini ko’rsatgan. 
Ko’plab ekeperimentatorlar tomonidan fotoeffektning quyidagi qonunlari 
topilgan: 
1. Fotoelektronlar maksimal kinetik energiyalari yorug’lik chastotasi oshishi bilan 
chizikli ortaboradi, yoruglik intensivligiga bog’liq bo’lmaydi; 
2.Har bir modda uchun fotoeffektning qizil chegarasi mavjud bo’ladi. Bu chegara 
fotoeffekt mumkin bo’lgan chastotaning eng kichik kiymati bilan aniqlanadi:
min
0




---

3.Yorug’lik tomonidan 1s vaqt ichida urib chiqarilayotgan fotoelektronlar somi 
yorug’lik intensivligiga to’g’ri proporsional bo’ladi. 
4.Fotoffskt amalda insrsiyaga ega emas, ya’ni katodni yorug’lik bilan yoritilgan 
choqdan (yoruglik chastotasi 
min
0



sharti bajarilsa) fototok hosil bo’ladi.Bu 
qonuniyatlarning barchasi moddainng yorug’lik bilan o’zaro ta’siri bo’yicha 
klassik fizikaiing tasavvurlariga qarama-qarshidir. To’lqin tasavvurlarga ko’ra, 
elektron yorug’likning elektromagnit to’lqini bilam o’zaro ta’siri vaqtida u 
yorug’lik intensivligiga bog’liq ravishda asta-sekin energiya to’plab, katoddan 
uchib chiqishi kerak, buning uchun esa biroz vaqt talab qilingan bo’lar edi. 
Hisoblar bu vaqtning minutlar yoki soatlar bilan o’lchanishini ko’rsatadi. Lekin 
tajriba fotoffektni katodni yorug’lik bilan nurlantirilgan zamonoq paydo bo’lishini 
ko’rsatadi. To’lqin tasavvuri bo’yicha fotoeffektning qizil chegarasining 
mavjudligini 
ham 
tushuntirib 
bo’lmaydi 
Shuningdek, 
fotoelektronlar 
energiyasining yorug’lik oqimi energiyasiga, maksimal kinetik energiyasining 
yorug’lik chastotasiga chiziqli proporsionalligini ham bu tasavvur doirasida 
tushuntirib bo’lmaydi. 
Shunday 
qilib, yorug’likning elektromagnit nazariyasi fotoeffekt 
qonuniyatlarini mutlaqo tushuntira olmas ekan. 
Bu qiyinchiliklardan chiqish yo’lini 1905 yilda A.Eynshteyn ko’rsatdi. 
Eynshteyn Plank gipotezasiga asoslanib, fotoeffekt qonuniyatlarini to’laligicha 
tushuntirib berdi. Buning uchun u shunday xulosaga keldiki, yorug’lik uzlukli 
(diskret) struktura hisoblanadi. Elektromagnit to’lqin ham nurlanish kabi alohida 
porsiyalar-kvantlardan iborat. Bu kvantlar keyinchalik fotonlar deb ataldi. 
Modda bilan foton o’zaro ta’siri vaqtida o’zining barcha energiyasini bitta 
elektronga beradi. Bu energiyaning bir qismini elektron modda atomlari bilan 
to’qnashganda sochib yuborishi mumkin. Bundan tashqari, elektron energiyasining 
bir qismini metall-vakuum chegarasida mavjud bo'lgan potensial to’siqni 
yengishga sarf qiladi. Buning uchum elektron katod yasalgan modda xossasiga 
bog’liq bo’lgan chiqish ishini bajarishi lozim bo’ladi. Katoddan uchib chiqqan 
elektronning eng katta kinetik energiyasi, energiyaning saqlanish konuniga ko’ra 
A
hv
eU
mv









0
max
2
2
formula bilan aniqlanadi. Bu formula Eynshteynning 
fotoeffekt uchun yozilgan kvant formulasi hisoblanadi 
Eynshteyn formulasi orqali fotoeffekt hodisasida kuzatiladigan barcha 
qonuniyatlarni tushuntirib berish mumkin. Bu tenglamadan elektronlar maksimal 
kinetik energiyasini yorug’lik chastotasiga chiziqli boglanishini, lekin 
yorug’lik intensivligiga bog’lanmaganligini, qizil chegaraning

---

mavjudligini, fotoeffektning inersiyasizligini tushunish oson. 
Katod sirtidan 1 sekundda uchib chiqayotgan fotoelektronlarning umumiy 
soni ana shu sirtga vaqt birligi ichida: tushayotgan fotonlar soniga proporsional 
bo’lishi lozim. Bundan to’yinishning yorug’lik oqimi intensivligiga to’g’ri 
proporsional ekanligi kelib chiqadi. Eynshteyn tenglamasidan yoquvchi 
potensialning ν- chastotaga bog’liqligini ifodalovchi to’g’ri chiziq og’ish 
burchagining tangensi Plank doimiysining elektron zaryadiga nisbatiga teng 
bo’lishini topamiz: 
tgα =
e
h
Bu tenglik Plank doimiysining qiymatini tajribada aniqlash imkoniyatini beradi. 
Bunday o’lchashlar 1914 yilda o’tkazilgan va Plank tomonidan h ning topilgan 
qiymatiga mos kelgan. O’lchashlar shuningdek elektronning metalldan chiqish ishi 
A ni ham aniqlash imkonini bergan: 
A=hv
min
=
киз
hc

3-rasm.
Yoquvchi potensial U
0
ning tushayotgan yorug’lik chastotasiga bog’liqligi. 
Bu yerda 
киз

- fotoeffekt qizil chegarasiga mos keluvchi to’lqin uzuplik. 
Ko’pgina metallarda chiqish ishi bir necha elektron-Voltlar (1eV = 1,602 10-15 J) 
ga teng bo’ladi. Kvant fizikasida elektron -Volt energiya o’lchov birligi tariqasida 
ishlatiladi. Plank doimiysining elektron - Voltlardagi qiymati h = 4,136• 10
-15
eV ga teng bo’ladi. Metallar ichida eng kichik chiqish ishiga ishqoriy metallar ega 
bo’ladi. Masalan natriy uchun A=1,9eV bo’lib, fotoeffekt qizil chegarasi 
киз


680 nm ga mos keladi. Shu sababdan ishqoriy metall birikmalaridan 
fotoelementlar katodlarini yasashda foydalanadilar. Bunday fotoelementlar ko’zga 
ko’rinuvchi yorug’likni qayd qilishga mo’ljallangan bo’ladi. Shunday qilib, 
fotoeffekt qonunlari yorug’lik nurlanish va yutilish jarayonlarida fotonlar deb nom 
olgan zarralar oqimi kabi o’zlarini his etishlarini ko’rsatadi. 

---

2 
2 
4 
2 
0 
c
p
c
m

c
hv
c
E

Fotonlar energiyasi E =hv bo’lib, vakuumda c- yorug’lik tezligi bilan tarqaladi.
Fotonning tinch massasi nolga teng (m
0
=0). Energiya, impuls va massa 
o’rtasidagi: 
E
2
=
relyativistik bog’lanishdan foton: 
p = 
impulsga ega ekanligi kelib chiqadi. 
Shunday qilib, yorug’lik tabiati to’g’risidagi ta’limot ikki asr davomida 
aylanib yurib, yana yorug’likni zarra-korpuskula tushunchasiga kaytib keladi. 
Lekin bu qaytish Nyutonning korpuskulyar nazariyasiga mexanik kaytish emas edi. 
XX asr boshida ma’lum bo’ldiki, yorug’lik ko’shaloq tabiatga ega bo’lar ekan. 
Tarqalishda yorug’likning to’lqin xossalari (interfersisiya, difraksiya, qutblanish) 
namoyon bo’lsa, moddalar bilap o’zaro ta’sirida uning korpuskulyar xossasi 
yuzaga kelar ekan. Yorug’likning bunday ko’shaloq tabiati uning korpuskulyar - 
to’lqin dualizmi deb nom oldi. Keyinchalik bunday qo’shalok tabiat elektronlarga 
va qolgan boshqa elementar zarralarga, atom va molekulalarga ham xos ekanligi 
aniqlandi. Klassik fizika mikroobyektlar xossalaridagi bunday qo’shaloqlikni
tushuntira olmas ekan. Mikroobyekt harakati Nyutonning klassik mexanikasi
qonunlari bilan emas, kvant moxanikasining qonunlari bilan boshqarilar
ekan. Absolyut qora jism nurlanishining Plank tomonidan rivojlantirilgan
nazariyasi Eynshteyn tomoiidan berilgan fotoeffektning kvant nazariyasi kelgusida 
maydonga kelgan kvant mexanikasining alohida fan tariqasida shakllanishiga asos 
bo’ldi.