Fizika-texnika fakulteti

1.2 Metallarning optik xossalarining xarakteristikasi.
Metal sirtidan yorug’lik qaytishining xususiyatlari metallarda atomga zaif bog’langan elektronlarning ko’p ekanligiga bog’liq. Bu elektronlar metall atomiga shu qadar zaif bog’langanki, ko’p hodisalarda bu elektronlarni erkin elektron deb hisoblash mumkin. Erkin elektronlarning majburiy tebranishlari tufayli paydo bo’lgan ikkilamchi to’lqinlar kuchli qaytgan to’lqin va metall ichiga kiruvchi zaifgina to’lqin hosil qiladi; qaytgan to’lqinning intensivligi tushayotgan to’lqin intensivligining 95% iga (va hatto undan ortiq qiymatga ) yetadi. Erkin elektronlar zichligi juda katta (1 ga chamasida) bo’lgani uchun metallning hatto juda yupqa qatlamlari ham o’ziga tushayotgan yorug’likning ko’proq qismini qaytarib, odatda amalda noshaffof hisoblanadi. Yorug’lik energiyasining metall ichiga o’tuvchi qismi o’sha yerda yutiladi. Yorug’lik to’lqini tasiri ostida tebranma harakatga kelgan erkin elektronlar metallning ionlari bilan o’zaro ta’sir qilishadi, buning natijasida elektromagnitik to’lqindan olingan energiya issiqlikka aylanadi.
Shunday qilib, elektromagnitik to’lqin metall ichida tez so’nib qoladi va tavsiflangan butun bu jarayonda odatda metallning juda yupqa qatlamigina rol o’ynaydi.
Qaytish tufayli yorug’likning qanday ulushini metall o’tkazmay qo’yishi va unda yutilishi tufayli qanday qismini tutib qolishi metallning o’tkazuvchanligiga bog’liq. Issiqlikga ketadigan isroflar umuman bo’lmaydigan ideal o’tkazgichda yorug’lik yutilmaydi, shuning uchun tushayotgan yorug’lik to’liq qaytadi. Fabri-Pero Interferometrlarida ishlatiladigan juda toza kumush pardalar mana shu ideal o’tkazgichga yaqin keladi. Yorug’likni 98-99% qaytaradigan , atigi 0.5 % yutadigan pardalar yasalgan . Yaxshi o’tkazgich hisoblangan natriy kabi metallning qaytarish qobiliyati juda yuqori ( 99.8% gacha ) bo’lib, uning yutish qobiliyati mos ravishda juda kichikdir. O’tkazuvchanligi pastroq bo’lgan metallarda, masalan, temirda atigi 30-40 % qaytariladi, shuning uchun qalinligi mikronning ulushlaricha bo’lgan noshaffof metall pardasi o’ziga tushayotgan yorug’likning 60% ga yaqin ulushini yutadi.
Shunday qilib, metallning yorug’likni yaxshi qaytarishdek va oksidlar qoplamagan toza sirtining, ayniqsa, yarqirab ko’rinishidek xarakterli xususiyati uning elektr o’tkazuvchanligiga aloqadordir. Metallning elektr o’tkazuvchanlik koeffitsenti qancha katta bo’lsa, uning yorug’lik qaytarish qobiliyati shuncha yuqori bo’ladi.
Chastotalar uncha yuqori bo’lmaganda ( infraqizil nurlar ) metallning optik xususiyatlari, asosan, erkin elektronlarning xarakteriga bog’liq bo’ladi. Biroq ko’zga ko’rinadigan va ultrabinafsha nurlarga o’tilganda xususiy chastota bilan xarakterlanadigan bog’langan elektronlarning xususiy chastotalari qisqaroq to’lqin uzunliklari sohasida yotadi. Bu elektronlarning ishtirok etishi tufayli metallga xos bo’lmagan optik xossalar namoyon bo’ladi. Masalan, ko’zga ko’rinadigan yorug’lik sohasida qaytarish koeffitsienti juda yuqori ( 95% dan ortiq ) bo’lib, salgina yutadigan kumush, ya’ni metallning tipik optik xususiyatlariga ega bo’lgan kumush ultrabinafsha nurlar sohasida juda yomon qaytaradigan va juda shaffof bo’ladigan sohaga ega ; =316 nm yaqinida kumushning qaytarish qobiliyati 4.2 % ga tushib qoladi , ya’ni shishadek qaytaradi. Quyida kumushning yorug’lik normal tushgan holda turli to’lqin uzunliklariga oid qaytarish koeffitsientlari ko’rsatilgan :

( nm) 251 288 305 316 326 338
( %) 34 21.2 9.1 4.2 14.6 55.5
( nm) 357 385 420 450 500 700 1000
( %) 74.4 81.4 86.6 90.5 91.3 96 97.5

Bu ma’lumotlarga ko’ra yupqa qatlam tarzidagi kumush yorug’ga tutilganda binafsha rangda ko’rinadi . Xuddi shuningdek, ishqoriy metallarning ko’zga ko’rinadigan yorug’likni o’tkazmaydigan yupqa qatlamlari ultrabinafsha nurlarni o’tkazib yuboradi ( = 440 nm bo’lganda seziy , =360nm bo’lganda rubidiy , =315nm bo’lganda kaliy, =210nm bo’lganda natriy, = 205nm bo’lganda litiy bu nurlarni sezilarli darajada o’tkaza boshlaydi). Bu hatto ultrabinafsha sohada bu metallarda Bryuster burchagini topishga va metalldan qaytishda tabiiy yorug’likni qutblantirishga muyassar bo’ldi.

Yorug’likni metallar orqali o’tishi va metallardan qaytishining to’liq nazariyasi bu xususiyatlarini hisobga olishi kerak . Bunday qilish qiyinligining sababi shundaki, metallarning elektron nazariyasi kvantlar mexanikasini tatbiq etishni talab etadi.