Foton

---

Foton (qadimgi yunoncha: φωτός — „yorugʻlik“) elementar zarracha boʻlib, elektromagnit nurlanish (xususan, yorugʻlik) kvantidir. Foton — yorugʻlikning elementar zarrasi deb tasavvur qilinadi.
Issiqlik nurlanishi, fotoeffekt hodisalari foton tushunchasi asosida
tushuntiriladi. Bu hodisalarni tushuntirishda yorugʻlik energiyasi
(yaʼni, elektromagnit energiya) fotonlarda mujassamlangan, yorug‘lik energiyasi fotonlar ko‘rinishida tarqaladi degan fikr asos qilib
olingan. Foton energiyasi va tebranish chastotasi orasidagi bogʻlanish



E
=
h
ν


{\displaystyle E=h\nu }

munosabat bilan aniqlanadi. Energiya va massaning
ekvivalentlik qonuni



E
=
m

c

2




{\displaystyle E=mc^{2}}

ifodadan foydalangan holda fotonning massasini ifodalash mumkin





m

f



c

2


=
h
ν


{\displaystyle m_{f}c^{2}=h\nu }

,





m

f


=



h
ν


c

2






{\displaystyle m_{f}={\frac {h\nu }{c^{2}}}}


Ikkinchi tomondan, har qanday zarraning massasi uning tezligi
bilan nisbiylik nazariyasi asosida quyidagicha bogʻlangan




m
=



m

0



1
−

υ

2



/


c

2





(
1
)


{\displaystyle m={\frac {m_{0}}{\sqrt {1-\upsilon ^{2}/c^{2}}}}(1)}


Bu formuladan koʻrinadiki, zarra harakatsiz (yaʼni,



υ


{\displaystyle \upsilon }

=0) holda
boʻlganda, uning massasi mga teng, demak, m — zarraning tinch
holatdagi massasidir. Tajribalarda tinch holatdagi massa m oʻlchanadi, chunki aksariyat hollarda



υ


{\displaystyle \upsilon }

<<c (1) munosabat esa katta
tezliklar bilan harakatlanayotgan zarralar uchun to‘g‘ri boʻladi. U
holda yorugʻlik fotoni uchun (1) ifoda qanday boʻlishini ko‘raylik.





m

o


=
m


1
−

υ

2



/


c

2






{\displaystyle m_{o}=m{\sqrt {1-\upsilon ^{2}/c^{2}}}}


Yorugʻlik fotoni uchun



υ


{\displaystyle \upsilon }

=c boʻlganda foton massasining qiymati
chekli kattalik ekanligi koʻrinadi. Shuning uchun yuqoridagi ifoda asosida
yorugʻlik fotonining tinch holdagi massasi




m

0




{\displaystyle m_{0}}

ning qiymati nolga
teng boʻlishi kerak, degan xulosa chiqadi. Yoki boshqacha aytganda,
yorugʻlik fotoni „to‘xtab qolsa“, uning barcha xususiyatlari yo‘qoladi, yaʼni massasi ham, energiyasi ham nolga teng boʻladi. Fotonning „to‘xtashi“ deganda, uning biror jism tomonidan yutilishi tushuniladi. To‘xtash jarayonida fotonning energiyasi (unga ekvivalent boʻlgan massasi) yutuvchi jismga o‘tadi. Natijada yutuvchi
jismning energiyasi (massasi) mos ravishda ortadi. Demak, yorugʻlik
fotonining boshqa zarralardan (masalan, elektron, proton, neytron,
atom, molekula va h.k.)dan farqi shundaki, foton tinch holdagi
massasiga ega boʻlmaydi, yaʼni uning tinch holatdagi massasi nolga
teng. Foton faqat harakatlanish jarayonida mavjud boʻlib, uning
tezligi yorugʻlik tezligiga teng. Demak, foton harakatlanish jarayonida mavjud boʻlib, u energiya, massa va impulsga ega boʻladi. Fotonlarning mavjudligi birqator
tajribalarda tasdiqlandi. Bu tajribalardan biri 1922-yilda A. F. Ioffe
va N. I. Dobronravovlar tomonidan
oʻtkazilgan tajribadir. Tajriba quyidagicha: yassi kondensatorning A va
B qoplamalari orasida zaryadlangan
vismut (Vi) zarrasi „muallaq“
vaziyatda turadi, yaʼni
zarraning og‘irlik kuchi zarraga
teskari yoʻnalishda taʼsir etuvchi
elektr kuchi bilan muvozanatlashgan
boʻladi. Kondensator qoplamalaridan
biri rentgen trubkasining anodi
vazifasini bajaradi Kichik intensivlikdagi elektrontar oqimi A anodga
kelib urilgach, unda tormozlanadi Natijada A dan bir sekundda
mingga yaqin rentgen impulslari chiqariladi.
Bu rentgen nurlari taʼsirida vismut zarrasi 30 minutlar davomida
hir marta titrab muvozanatdan chiqqan. Hisoblarning koʻrsatishicha,
shuncha vaqt (30 minut) ichida zarra yoʻnalishida bitta rentgen
kvanti nurlanar ekan. Bu rentgen kvanti zarra bilan to ‘qnashgach,
fotoeffekt hodisasi yuz beradi, yaʼni zarradan elektron ajralib
chiqadi. Elektron ajralib chiqqani uchun zarraning zaryadi o ‘zgaradi va u muvozanat vaziyatidan chiqadi.
Bunday tajribani shunday tushuntirish mumkin. Bu tajriba
rentgen nurlarining jism bilan taʼsirlashuvi kvant xarakterga ega
ekanligini tasdiqlaydi. Agar rentgen nurlari toʻlqin tarzida tarqaladi
deb qaralsa, zarradan elektronning ajralib chiqishi uchun kerak
boMadigan energiya elektronning chiqish ishi qiymatiga yetguncha
yig‘ilishi kerak. Tajribada foydalanilgan rentgen nurlarining intensivligi kichik boʻlganligi uchun, bunday energiya har qancha
vaqt o ‘tsa ham yigʻilmas ekan, buni hisoblashlar koʻrsatadi.
V. I. Vavilovning fikriga ko‘ra, yorugʻlik oqimi ayrim fotonlarning
yig‘indisidan iborat bo‘lsa, statistik fizika qonunlariga asosan
fotonlarning fluktuatsiyasi kuzatilishi kerak. Bu fikr 1933—1942-
yillarda oʻtkazilgan tajribalarda tasdiqlandi. Bu esa yorugʻlikning
foton tabiatiga ega ekanligini isbotlovchi yana bir dalildir.

Manbalar

---

uz.wikipedia.org