Классикалық және релятивистік механика

Физикалық ұғым заңдары	Классикалық механика	Релятивистік механика
Салыстырмалылық принципі	Барлық инерциялық санақ жүйелерінде механикалық құбылыстардың бәрі бірдей өтеді.	Барлық инерциялық санақ жүйелерінде механикалық құбылыстардың бәрі бірдей өтеді.
Жылдамдықтарды қосудың заңы
Арақашықтығы	Абсолют l=l0
Уақыт аралығы	Абсолют

Сыну көрсеткіші жарық шоғының түсу бұрышына тәуелді емес, алайда, шоқтың түсіне тәуелді. Мұны ашқан Ньютон болатын.

Ньютон телескоптарды жетілдіру жұмысымен шұғылдана отырып, объективтен шыққан кескіннің шеттері боялғанына көңіл аударады. "Ол бұл құбылысты тамашалады да, тұңғыш рет жарық сәулелерінің алуан түрлі екендігін және бұған дейін ешкім ойламаған, жарық түстерінің ерекшелігін зерттеді" (Ньютон қабірінің басына жазылған сөз). Линзадан шыққан кескіннің кемпірқосақ түсіне боялатыны әрине, Ньютонға дейін де байқалған. Призма арқылы қараған нәрселердің шеттері де кемпірқосақ түсті болатыны байқалған. Призма арқылы өткен жарық сәулелері шоғының шеттері боялған болады.

Ньютонның негізгі тәжірибесі даналықпен жасалған қарапайым тәжірибе еді. Ньютон призмаға көлденең қимасы кішкене жарық шоғын түсіруді ойлап тапты. Күннің жарық сәулесі терезе қақпағындағы кішкене тесік арқылы, қараңғылаған үй ішіне жіберілді. Жарық шоғы шыны призмаға түсіп сынды да, қарсы қабырғаға кемпірқосақ түстерімен кезек боялған ұзарған кескін түсті.

Ньютон тәжірибесінің айқындалған кескіні берілген 3-суретте көрсетілген. Кемпірқосақ негізгі жеті түстен құралады деген ғасырларға созылған дәстүр бойынша, Ньютон мынадай жеті түсті бөліп алды: күлгін, көк, көгілдір, жасыл, сары, қызғылт сары және қызыл. Түсті жолақтың өзін Ньютон спектр деп атады.

Тесікті қызыл шынымен жауып қойып, Ньютон қабырғадан тек - қызыл дақ, көк шынымен жауып - көк дақ т.с.с. байқады. Бұдан бұрын жорамалдағандай, ақ сәулені призма боямайтындығы анықталды. Призма жарықты өзгертпейді, оны тек құрамды бөліктеріне жіктейді (2-сурет). Ал жарықтың кұрылымы күрделі, одан әр түсті шоқтар бөліп алуға болады. Олардың тек бірлескен әрекеті ғана бізге ақ түс әсерін туғызады. Шынында да, егер біріншіге қарағанда 180°-қа бұрылған, екінші призманың көмегімен спектрдің бүкіл шоқтарын жинасақ, онда тағы ақ жарық шығарып аламыз (1- сурет). Спектрдің кез келген бір бөлігін, мысалы, жасылын бөліп алып, жарықты тағы бір призмадан өтуге мәжбүр етсек, енді боялуда өзгеріс болмайды. Ньютон жасаған тағы бір қорытынды оның "Оптика" трактатында былай айтылған: "Түстеріңде айырмашылық бар сәулелер шоқтарының сыну дәрежелерінде де айырмашылық бар болады" (олар үшін шынының сыну көрсеткіші әр түрлі болады). Ең көп сынатын — күлгін сәулелер, барлығынан аз сынатын қызыл сәулелер. Жарықтың сыну көрсеткішінің жарық түсіне тәуелділігін Ньютон дисперсия (латынның dispersio шашамын деген сөз) деп атады.

Қызыл жарықты қызыл түсті сәуле зат ішіндегі жылдамдығы үлкен болғандықтан, аз сынады, ал күлгін жарықтыкі ең кіші болғандықтан, күлгін түсті сәуле көп сынады. Міне сондыктан да призма жарықты жіктейді. Бостықта әр түсті жарықтың жылдамдықтары бірдей. Егер олай болмаса, онда мысалы, Рёмер бақылаған Юпитер серігі Ио көлеңкеден шыққан кезде - қызыл болып көрінер еді. Бірақ ол байқалмады. Бертін келе түстің жарық толқындарының физикалық сипаттамаларына (тербеліс жиілігіне немесе толқын ұзындығына) тәуелділігі айқындалған болатын. Сондықтан бұрын Ньютон айтып кеткен анықтамадан гөрі, дисперсияға тереңірек анықтама беруге болады. Дисперсия деп жарықтың сыну көрсеткішінің тербеліс жиілігіне (не толық ұзындығына) тәуілділігін айтады. Ақ жарық құрылымының күрделі екендігін біле отырып, табиғаттағы неше түрлі тамаша бояуларды түсіндіруге болады. Егер нәрсе, мысалы, парақ қағаз, өзіне түсетін әр түсті сөулелердің барлығын шағылдырса, онда ол ақ сияқты болады. Қағазды қызыл бояумен боясақ, біз басқа бір түсті жарық шығармаймыз, бірақ бар түстің біразын қағазбен ұстап қаламыз. Енді тек қызыл сәулелер ғана шағылады, қалғандарын қағаздағы бояу жұтып алады. Шөп және ағаштардың жапырақтары жасыл болып көрінетін себебі, өздеріне түскен Күн сәулелерінің ішінен олар тек жасылдарын ғана шағындырады, қалғандарын жұтып алады. Егер шөпке, қызыл сәулелерді ғана өткізіп, қызыл шыны арқылы қарасақ, онда шөп қарауытып көрінеді. Ньютон ашқан дисперсия құбылысы түстердің табиғатын түсінуге жасалған алғашқы қадам. Түстің жарық толқындарының жиілігіне (немесеұзындығына) тәуелділігі айқындалғаннан кейін дисперсияны түсіну тереңдеді.

6.4 Үлестірмелі материал:электрондық кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланған әдебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев.-Өңд., толықт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/ С.Тұяқбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсының есептер жинағы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсының есептер жинағы. М: Наука, 2006

Бақылау сұрақтар

1.Жарықтың дисперсиясы дегеніміз не?

2.Спектр түрлері жайында не білесіңдер?

Тақырып №30. Спектрдің ультракүлгін және инфрақызыл бөліктері. Рентген сәулелері, олардың табиғаты және қасиеттері, ғылымдағы және техникадағы қолданылуы. Жылулық сәулелену және люминесценция.

6.2 Сабақ міндеті:

1.Рентген сәулелері, жылулық сәулелену және люминесценция туралы ұғындыру.

2.Білімгерлердің білімін арттыру, тереңдету.

3.Білімгерлерді ұқыптылыққа тәрбиелеу.

6.3 Дәріс тезисі:

Спектрдің қызыл бөлігінің сыртында байқалатын, толқын ұзындығы қызыл жарықтың толқын ұзындығынан (l>7,9*10-7м) үлкен болып келетін сәулелер инфрақызыл сәулелер деп аталады. Инфрақызыл сәулелер электромагниттік толқындар шкаласында радиотолқындар мен көрінетін жарық арасындағы бөлікті алып жатады.

Инфрақызыл сәулені 1800 жылы ағылшын физигі Уильям Гершель ашқан болатын.

Инфрақызыл сәулелерді кез келген қызған дене шығарады.

Инфрақызыл сәуленің екі маңызды сипаттамасы бар: толқын ұзындығы (тербеліс жиілігі) және сәуленің интенсивтілігі.

Инфрақызыл сәулелер толқын ұзындығына байланысты үшке бөлінеді:

- жақын (0,75—1,5 мкм);

- орташа (1,5 – 5,6 мкм);

- алыс (5,6—100 мкм).

Инфрақызыл сәуле спектрі жекелеген сызықтардан, жолақтардан тұруы немесе үзіліссіз болуы мүмкін, ол инфрақызыл сәуле шығару көздеріне байланысты болады. Қоздырылған атомдар немесе иондар сызықтық инфрақызыл спектр шығарады. Ал қоздырылған молекулалар жолақ инфрақызыл спектр шығарады. Қыздырылған қатты және сұйық заттар үзіліссіз инфрақызыл сәуле шығарады.

Бағзы замандардан бастап адамдар жылудың, ғылыми тілмен айтқанда инфрақызыл сәуленің адам ағзасына пайдалы екенін білген. Адам көзі бүл спектрді қабылдай алмайды, бірақ дене жылуды сезеді. Инфрақызыл сәулелер сыну және шағылу заңдарына бағынады және затқа жұтылады. Жұтылған инфрақызыл сәулелер денені қыздырады. Бұл сәулелер жылу алмасу, жылу энергиясын беру қызметтерін атқарады.

Инфрақызыл сәулелері көмірқышқыл газына жұтылады, сол себептен жерге көп мөлшерде инфрақызыл сәуле жіберілмейді.

Инфрақызыл сәулелер ультракүлгін және рентген сәулелеріне қарағанда адам ағзасына зиянсыз болып келеді.

Инфрақызыл спектроскопия. Инфрақызыл сәулелердің шығару және жұтылу спектрі атомдардың электрондық қабатын зерттеу кезінде қолданылады. Сондай ақ күрделі молекулалық қосылыстардың сандық және сапалық талдамасын жасауда қолданылады, мысалы, мотор майы.

Инфрақызыл фотография. Инфрақызыл сәуледе суретке түсірудің артықшылығы кәдімгі жарықта суретке түсіргенде көрінбейтін нәрселер көрінеді. Атап айтар болсақ: жалған қолтаңбаны анықтау үшін, мөр мен штамптың дұрыстығын, өшіріліп немес сырылып қалған жазбаларды (егер бүл жазбалар инфрақызыл сәулені жұтқан болса, графит, типографиялық қара бояу және т.б.) қайта қалпына келтіруде, атылған оқтың іздерін анықтауда және т.б. қолданылады.

Өнеркәсіпте. Материалдарды қыздыру мен кептіруде қолданылады.

Дефектоскопияда. Бұйымдардың көрінбейтін ақауларын анықтауда қолданылады.

Көру құралдары. Биноколдер мен көздегіштер дайындауда инфрақызыл сәулеге сезімтал фотокатодтың арқасында қалыпты жағдайда көзге көрінбейтін заттар, инфрақызыл сәуледе көрінеді.

Адам денесі үздіксіз инфрақызыл сәулені жұтып және шығарып отырады. Бұл тұрақты процесс жылу алмасу деп аталады да, адам денесінің және қоршаған ортаның температурасына байланысты болады. Адам денесінің инфрақызыл сәуле шығаруындағы толқын ұзындығының жоғарғы шегі 9,3 мкм-ге жуық болып келеді. Инфрақызыл сәулелердің денеге алғашқы әсерінде дене температурасы және биологиялық молекулалардың функционалдық белсендігі жоғарылайды.

Қызыл және қысқа толқынды инфрақызыл сәулелер терінің беткі қабатында жұтылады, бірақ оның біршама бөлімі (25-30%) тереңірек еніп (3-4 см) тері асты малы қабатқа жетеді. Орташа және ұзын толқынды инфрақызыл сәулелер терінің сыртқы қабаты эпидермисте жұтылады. Инфрақызыл сәулелердің өтімділігі тек олардың толқын ұзындығына ғана емес, терінің ылғалдылығына, пигментация дәрежесіне және басқа да факторларға байланысты. Инфрақызыл сәулелердің адам терісіне әсерінен теріде төмендегі ерекшеліктерге ие инфрақызыл эритема пайда болады: 1) сәулелену кезінде пайда болады; 2) теріде дақ пайда болады, оның терімен шекарасы білінбейді; 3) сәулелендіру аяқталған соң кетіп қалады.

Инфрақызыл сәулелерді емдік гимнастикамен және массажбен бірге қолдану тиімді болып келеді.

Инфрақызыл сәулелердің әсерінен ұлпаларда биологиялық белсенді заттар (брадикинин, каллидин, гистамин, ацетилхолин және басқа да қан айналысын әсер ететін белсенді заттар) пайда болады. Брадикининнің күшті тамырды кеңітушілік әсері бар, ол тек сәулемен әсер еткен жерлерге ғана емес, сондай-ақ дененің басқа да бөліктеріне әсер етеді. Инфрақызыл сәулелердің жылулық та әсері бар, нәтижесінде терінің, кілегейлі қабат, қасаң қабық, орталық нерв жүйесінің – гипоталамус және жұлынның (оған келіп түскен қанның температурасының жоғарылауы нәтижесінде) терморецепторлары қозады. Терморецепторлардан шыққан импульс орталық термореттегішке (гипоталамус пен жұлын) келіп түседі. Осыдан кейін термореттегіш реакция нәтижесінде тері тамырлары кеңейеді, қан айналысының көлемі және тердің бөлінуі көбейеді.

Ұзын толқынды инфрақызыл сәулелердің адам ағзасына жұтылуы кезінде «резонансты жұтылу» деп аталатын құбылыс пайда болады. Бұл кезде ультракүлгін сәулелердің ішкі энергиясы ағзаға жақсы жұтылады. Осы әсердің нәтижесінде ағза жасушаларының потенциалдық энергиясы жоғарылайды да, ағзадағы қажетсіз сулар сыртқа шығады, ферменттер мен эстрогендердің белсенділігі жоғарылайды. Иммуноглобулиннің мөлшері өседі және басқа да биохимиялық реакциялардың белсенділігі жоғарылайды. Бұл барлық түрдегі ағза жасушалары мен қанға тән.

Инфрақызыл сәуленің емдік қасиеті:

Ұлпалардың иілгіштігі (эластичность) артады. Бұл сіңірдің, байламдар мен бұлшық еттердің зақымдалуы кезінде қолданылады.

Буынның қаттылығын төмендетеді.

Бұлшық еттің созылуын төмендетеді.

Ауырғандық сезімін азайтады.

Қан айналу процесін жақсартады.

Жеңіл зақымдалған ұлпаларды қалпына келтіру, етеккір циклі кезінде, нейродермит, инфекциялық экзема, беттің салдануы, диарея, өкпе қабынуы және т.б.

Қатерлі ісік ауруларын емдеуге қолданылады (жаңа әдіс).

Жапон дәрігерлерінің көрсетуі бойынша: 400⁰С – 500⁰С температура аралығындағы инфрақызыл сәулемен денеге әсер еткенде күйік кезіндегі ауырғандық сезімі басылады, емдеу мерзімі азаяды, тыртық ізі азаяды, жоғары қан қысымы төмендейді.

Жүрек пен тамыр ауруларын емдеу.

Тері ауруларына.

Денені қалдықтардан тазартуда.

Целлюлитті емдеуге және т.б.

1895 жылы неміс физигі Вильгельм Конрад Рентген катодтық сәулелердің көмегімен пайда болатын люминесценция құбылысын зерттеп, түрлі тәжірибелер өткізді. Әсерді көбейту үшін физик электронды сәулелі түтікшенің ішіне люминесценция тудырушы затты салып, күн сәулесі өтпейтіндей етіп зертханадағы барлық терезелерді жауып тастаған. Электронды сәулелі түтікшеніқосқанда, Рентген қызық оқиғаны байқайды. Бөлменің бір бөлігінде жап-жарық сәуле пайда болады. Зейін қойып бәрін зерттей бастағанда, Рентген сәуленің барий платиноцианидпен, яғни люминесценттеуші затпен қапталған қағаздан шығып тұрғанын байқайды. Бұндайды күтпеген ғалым бірден шамды өшіруге асықты. Жарық сәуле өшті. Қайтадан қосқанда, жарық қайта пайда болды. Сонда, ғалым люминесценттеуші затпен қапталған қағазды басқа бөлмеге апарғанда, ол жарық болып, сәулеленіп тұрған. Сонда Рентген сәуленің тек қағаздан ғана емес, басқа да заттардан өте алатынын түсінді. Бұндай құбылысқа түсініктеме таба алмаған физик сәулелерді -Х сәулелерідеп атап кеткен. Бұл бағытта Вильгельм Конрад бір жылға жуық зерттеу жұмыстарын жүргізіп, жүздеген теориялық мақалаларды жариялаған. Рентгеннің ізбасарлары да көптеген ғылыми мақалалардың авторлары атанғанымен, бұл жобаға айтарлықтай жаңалық енгізбеді. Кейін Рентгеннің х-сәулелеріне деген қызығушылығы жоғалып, ол бұл бағыттағы жұмыстарын тоқтатады. Кейін Рентгеннің шәкірті Абрама Фёдорович Иоффенің ұсынысымен Х-сәулелерді "Рентген" сәулелері деп атап кеткен.

Рентген сәулесі толқын ұзындығы 10^-8м-ден 10^-12м-ге дейінгі аралықтағы электромагниттік толқын болып табылады. Ол электромагниттік толқындар шкаласында ультракүлгін сәуле мен g-сәуле арасындағы бөлікті алып жатады. Рентгендік сәуле көздері: рентген түтігі, жасанды және табиғи радионуклидтер, күн және басқа да ғарыштық денелер. Рентген сәулелері түзу сызық бойымен таралады. Электромагниттік өрісте ауытқымайды.
Рентген сәулелерінің спектрі сызықты және үзіліссіз болып келеді. Сызықты спектр атомның электрондық қабатынан электрон атылып шыққан кезде, яғни атомның иондануы кезінде байқалады. Ал үзіліссіз спектр зарядталған жылдам бөлшектердің тежелуі кезінде сәуле пайда болғанда туындайды.

Толқын ұзындығы 1—2,5 нм (Букки-сәулелері) болып келген жұмсақ рентгендік сәулелер (затқа күшті жұтылатын) медицинада қолданылады, атап айтар болсақ, сәулелік терапияда. Өтімділік қабілеті күшті рентгендік сәулелер – қатты рентгендік сәуле деп аталады. Рентгендік сәулелер рентген түтігіндегі жылдам электрондардың анодтың атомдарымен соқтығысуы кезінде пайда болады. Жылдам электрондар қандай да бір заттың атомымен соқтығысқанда тез кинетикалық энергиясын жоғалтады. Бұл жағдайда сол энергияның көп бөлігі жылуға айналады да, шамамен 1-3%-тейі ғана рентген сәулесінің энергиясына айналады. Бұл энергия фотон түрінде тарайды. Магнитосфера ғарыштан келген рентген сәулелерін жер бетіне жібермей, ұстап қалады.

Қасиеті:

1. Рентген сәулелерінің өтімділік қабілеті күшті. Сәуле шоғы денеден өткенде, денеге түскендегіден интенсивтілігі азаяды. Осы қасиетін медицинада аурудың ішкі мүшелерінің жағдайын көруге, сүйектердің сынықтарын, денеде бөтен дененің пайда болуын анықтау үшін қолданылады.

2. Егер рентген түтігі мен экран аралығына қолымызды қояр болсақ, онда қол сүйегі сәулені күштірек тоқтатады да, ал бұлшық ет әлсіз тоқтатады, экранда қол қаңқасының

көлеңкесі пайда болады. Сол себепті рентген сәулесінің аз энергиясы түскен жердің жарықталынуы әлсіз болады.
3. Рентген сәулелері көрінетін жарық тәрізді фотографиялық пленканы қарайтады. Сол себепті зерттелген дене көлеңкесінің суретін алуға болады.

4. Рентген сәулесінің интенсивтілігі анод жасалған заттың Z зарядына пропорционал болып келеді. Анод пен катод арасындағы кернеу қаншалықты көп болса, рентген сәулесінің қуаттылығы да соншалықты үлкен болады.

Қолданылуы:

Жүктерді тексеру. Практикалық тұрғыдан алғанда медициналық рентгеноскопиядан айырмашылығы жоқ. Аэропортта, кендендік бақылау бекеттерінде және басқа да жерлерде қолданылады.

Рентгендік дефектоскопия. Құймалардағы ақауларды, рельстердегі сызаттарды табуға, пісірілген жіктердің сапасын анықтауға қолданылады.

Рентгендік құрылымдық анализ. Кез келген кристалдың атомдары реттелген үш өлшемді болып келеді. Рентген сәулелерін кристал арқылы жібергенде, кристалдың дифракциялық суретін алуға болады Егер кристалды түрлі бұрыштан қарайтын болсақ, оның ішкі құрылымындағы атомдарының қалай орналасқанын білуімізге болады.

Рентгендік микроскопия. Рентген сәулелері жарық сәулесіне қарағанда толқын ұзындығы біршама кіші болып келеді. Сондықтан рентген сәулесінің көмегімен өте кішкене заттарды, атап айтқанда жекелеген атомдарды көруге болады. Рентгендік микроскопияға арнап рентген сәулесін сындыратын арнайы линза жасалған. Рентгендік микроскоп электрондық микроскопты қолданғаннан гөрі қолайлы, себебі, ондағы зерттелетін затты ваккуға орналастырудың қажеті жоқ.

Рентгендік спектрлік анализ. Зерттеліп отырған заттың химиялық құрамын білу үшін қолданылады. Зерттеу екі бағытта жүреді: 1) рентген түтігіндегі катодтың орнына зерттеліп отырған затты орналастырады да, пайда болған рентген сәулесін зерттейді; 2) зерттеліп отырған затты рентген сәулесімен сәулелендіреді де заттың жанап өткен немесе шағылысқан сәулені зерттейді.

Рентгендік астрономия. Жұлдыздар тек қана көрінетін жарықты ғана емес, барлық электомагниттік толқындарды, соның ішінде рентген сәулелерін де шағылыстырады. Рентгендік телескоптар – бұл рентгендік микроскоптың кері түрі. Арнайы рентгендік линзаларды құрастырғаннан кейін астрономдарда аспанды зерттеу жұмысы жандана түсті.

Адам денесінде рентген сәулелері сүйекте (тығыздығы салыстырмалы түрде жоғары және кальций атомы көп болғандықтан) жақсы жұтылады. Сүйек арқылы рентген сәулесі өткенде, оның интенсивтілігі әрбір 1,2 см сайын екі есе кемиді. Қан, бұлшық ет, денедегі майлар және асқорту жүйелері рентген сәулесін нашар жұтады. Осы аталғандардың барлығынан да өкпедегі ауа рентген сәулесін нашар жұтады. Сондықтан рентген сәулесіндегі сүйек фотопленкаға мөлдір бейне түсіреді. Ал рентген сәулесін нашар жұтқан мүшелер фотопленкаға қоңырқай бейне түсіреді. Сондықтан дәрігерлер адам денесіндегі өзгерісті бірден тауып ала алады.

Қазіргі таңда рентгендік зерттеу көп жағдайда фотопленкасыз жүргізіледі. Ал адам арқылы өткен сәуле арнайы люминфор арқылы көрінеді. Бұл әдіс сәуленің интенсивтілігін бірнеше есе төмендетеді және сәулені қауіпсіз етеді. Оны флюрография деп атайды.

Қызған денелердің сәуле шығарып, электромагниттік энергия таратуын жылулық сәулелену деп атайды.

Жылулық сәулелену құбылысы тек қызған денелерде ғана емес, салқын денелерде де орын алады. Электр шамының вольфрам қылы 3000⁰С-қа дейін қызғанда көзге көрінетін ақ жарық шығарса, температурасы төмендеген сайын денелер көрінбейтін инфрақызыл сәулелер шығарады. Жарық сияқты жылулық сәулелердің барлық түрлері де электромагниттік толқындар қатарына жатады. Олар бір-бірінен тек жиіліктеріне немесе толқын ұзындықтарына қарай ажрайды.

Эксперименттік зерттеулер денелердің жылулық сәулелерді шығарумен қатар, оларды жұта да алатынын көрсетті.

Абсолют қара дене — өзіне түскен сәуле ағынын оның спектрлік құрамы мен температурасына қарамай толық жұтатын дене. Абсолют қара дененің сәуле жұтқыштық коэффициенті 1-ге тең. Ал сәуле шығарғыштық қабілеті, оның температурасы мен толқын жиілігіне байланысты анықталады. Табиғатта өзіне түскен сәуле ағынын түгелдей жұтатын (спектрлік құрамына қарамай) дене кездеспейді. Өзінің оптикалық қасиеті жағынан Абсолют қара денеге тым жақындайтындар қара күйе, қара барқыт және қарайтылған платина болып есептеледі. Олар жарық ағынының көрінетін бөлігін түгелдей дерлік ( 99 %) сіңіріп алады. Физикада Абсолют Қара Дененің моделі ретінде сыртқы беті сәуле ағынын өткізбейтін, ал ішкі беті өзіне түскен сәуленің біраз бөлігін сіңіріп алатын кішікене тесігі бар қуыс дене алынады. Мұндай қуыс денеге енген сәуле оның ішкі жағына сан рет шағылып, сыртқа шықпай түгелдей дерлік қалып қояды. Абсолют қара дене ғылым мен техникада жарық эталоны ретінде қолданылады.

Абсолют қара дененің сәуле шығару заңын Стефан 1879 жылы эксперимент жүзінде, ал Больцман 1884 жылы аналитикалық формула түрінде ашқан болатын. Стефан-Больцман заңы деп аталатын бұл заң былай тұжырымдалады:

абсолют қара дененің толық сәуле шығару қабілеті оның абсолют температурасының төртінші дәрежесіне тура пропорционал:

Мұнда = 5,67 • 10⁻⁸Вт/м²К⁴ - Стефан-Больцман тұрақтысы деп аталады

Неміс физигі Винн абсолют қара дененің сәулелену қабілетінің максимумы сәйкес келетін жиіліктің температураға тәуелділігін тағайындайды:

Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауының спектпрлік тығыздығының максимумына сәйкес келетін жиілік дененің абсолют температурасына тура пропорционал. Әдетте, Винн заңын жиілік емес, толқын ұзындығы арқылы мына түрде жазады:

мұндағы b=2,9 -103 м•К — Винн тұрақтысы деп аталады.

Қатты қызған денелердің сәулеленуі түрлі жарықтандыру құралдарын жасауда қолданылады. Мысалы, кәдімгі электр шамының вольфрам қылы өте жоғары температураға (-3000К) дейін

қыздырылуы нәтижесінде жарық шығарады. Түрлі техникалық қажеттіліктер үшін доғалық шамдар пайдаланылады.

Қатты қызып тұрған денелердің температурасын Стефан-Больцман заңының негізінде жасалған құралдармен өлшейді. Мұндай тәсілді оптикалық пирометрия, ал аспаптарды пирометрлер дейді.

Жылудидар (тепловизор) деп аталатын құралдардың көмегімен денелердің инфрақызыл сәулелерін "көруге" болады. Осы сәулелердің көмегімен түрлі заттардағы өте ұсақ сызаттарды, ақауларды анықтайды және бұл тәсілдер өндірісте, түрлі технологиялық процестерде, автосервисте сапаны анықтауға мүмкіндік береді.

Медицинада ИК (инфрақызыл) — термография әдісімен адам ағзасындағы қабыну, ісіктер немесе қан айналуының бұзылуы сияқты көптеген аурулардыанықтап тауып, оны емдейді.

Макс Планк жылулық сәулелердің эксперименттік нәтижесін түсіндірудегі тығырықтан шығу жолын тапты.
Ол 1900 жылы « сәулелік энергия үздіксіз шығады» деген классикалық физика түсінігіне қайшы келетін батыл гипотеза ұсынды:
Абсолют қара дене жылулық сәулелерді үздіксіз шығара да, жұта да алмайды; олар тек үзікті үлес - квант түрінде ғана шығарады немесе жұтады. Сәуле арқылы тарайтын немесе жұтылатын бір үлес энергия квант деп аталады.
Квант латынша guantum –«мөлшер», яғни «үлес» деген сөздің мағынасын береді.
М. Планк дененің үзікті шығаратын немесе жұтатын бір үлес энергиясы үшін
E=hv
E - ең кіші энергия үлесі
v - сәуленің жиілігі
h - Планк тұрақтысы:
h=6, 62*10 - 34 Дж•с
Сонымен, сәуле шығаратын немесе жұтатын дене өзінің энергиясын үзікті түрде: 1Е, 2Е, 3Е, nЕ шамасына өзгертеді.
Дененің энергиясы бір квантқа бүтін n санына еселеніп қана өзгереді:
En= nЕ= nhv
n - электромагниттік сәуле энергиясын таситын фотондар саны ( фотон - тыныштық массасы нөлге тең элементар бөлшек);
Е - әрбір фотонға тиесілі ең кіші бір үлес энергия, яғни бір үлес энергия, яғни бір квант
Классикалық теория бойынша, энергия үздіксіз өзгереді және нөлден бастап шексіздікке дейін кез келген мәнді қабылдай алады.
Планк керісінше, энергияның үзікті өзгеретінін және белгілі бір нақтылы мәндерді қабылдайтынын болжады.

6.4 Үлестірмелі материал:электрондық кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланған әдебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев.-Өңд., толықт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық/ С.Тұяқбаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсының есептер жинағы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсының есептер жинағы. М: Наука, 2006

Бақылау сұрақтар

1.Абсолют қара дене дегеніміз не?

2.Рентген сәулелері жайында не білесіңдер?