52.Электромагниттік индукция. Өздік индукция құбылысы. Индуктивтік. Өзара индукция.

Тоқтардың магниттік әсерлесуі , электр тоғының магнит өрісінтудыру қабілеті ашылғаннан кейін көп ғалымдар кері процес – магнит өрісі әсерінен электр тогын тудыру мүмкіншілігін іздестірді . Осы мәселені 1831 жылы М.Фарадей алғашқы болып шешті . Ол өткізгіштен жасалған катушканың ішіндегі магнит өрісі өзгергенде , катушкада ток пайда болатынын анықтады.Бұл құбылыс электромагниттік индукция деп аталады . Электромагниттік индукция нәтижесінде пайда болатын электр тогын индукциялық ток деп атайды .Тәжірибелер катушкадағы индукциялық токты әр түрлі әдістермен тудыруға болатынын көрсетті: катушкаға магнитті кіргізуге немесе одан шығаруға болады , катушканы магнитке кигізуге немесе магниттен суырып алуға болады . Индукциялық токтың ешқандай механикалық қозғалыс болмағанда да туындауы мүмкін . Ол үшін жақын тұрған екі катушканың біреуін ток көзімен қосу керек . Егер бірінші катушкадағы токтың магнит өрісі екінші катушканың орамдарын олардың жазықтарынан перпендикулярлы өтетін болса , онда кез келген бірінші катушкадағы ток өзгерісі екінші катушкада индукциялық ток тудырады .Кез келген тұйық контурда электростатистикалық күштердің жұмысы нөлге тең .Бірақ катушканың тұйық тізбегінен өтетін магнит өрісінің кез келген өзгерісі индукциялық токты тудырады , бұл магнит өрісі өзгергенде , катушканың сымдарындағы электр зарядтарына табиғаты элекростатикалық емес күштер әсер ететіндігін көрсетеді . Осы бөгде күштердің жұмысы индукцияның электроқозғау-шы күші (ЭҚК) арқылы сипатталады .Тәжірибенің көрсетуінше индукциялық токтың бағытын ылғи Ленц ережесі аталатын жалпы ереже анықтайды : индукциялық токтың магнит өрісі осы индукциялық токты тудыратын магнит өрісінің өзгерісін компенсациялауға тырысады .Мысалы , катушкаға магнитті енгізгенде , катушкадағы магнит өрісі өсе бастағанда , катушкадағы туындаған индукциялық токтың магнит өрісінің бағыты кері болады және ол катушкадағы магнит өрісінің өсуін бөгейді . Оған қоса пайда болған индукциялық ток өзінің магнит өрісінің әсерімен магниттің катушкаға енуіне кедергі істейді , сондықтан индукциялық токты тудыру үшін бөгде күштер жұмыс істеу керек .Сонымен Ленц ережесі энергияның сақталу және айналу заңымен байланысты . Индукциялық электр тогының энергиясы өз бетімен пайда болуы мүмкін емес , ол мөлшері тең басқа энергиясының түрленуі арқылы пайда болады .Индукцияның ЭҚК мәнін έ і тауып алу үшін келесі мысалды қарастырайық . біртекті магнит өрісінде индукция В векторына перпендикулярлы жазықтықта екі параллель металдық стерженьді l қашықтыққа орналасып , бір жақтағы екі ұшын байланыстырайық . Стержньге перпендикулярлы жылжымалы түзу өткізгіш олармен жанасып тұрсын .Осы өткізгіш солдан оңға бір қалыпты жылдамдықпен қозғалғанда , өткізгіштегі әрбір электронға өткізгіш бойымен магнит өрісі жағынан Лоренц күші әсер етеді: FM = eυB Лоренц күші әсерінен қозғалған өткізгіштегі барлық еркін электрондар қозғала бастайды және қозғалған AB өткізгіштер , екі BC мен DA стерженьнен оларды байланыстыратын тыныштықтағы CD өткізгіштен құралатын тұйық электр тізбегінде индукциялық ток пайда болады . Бір электронның B нүктеден A нүктеге орын ауыстыруында Лоренц күшінің істеген жұмысы: AAB =FM l = eυB l Тізбектің BC , CD және DA бөліктерінде электрондардың қозғалыс бағыты Лоренц күші векторына перпендикулярлы болғандықтан , бұл бөліктерде Лоренц күшінің жұмысы нөлге тең . Ленц Ережесі, электрмагниттік индукция процесі нәтижесінде пайда болатын индукциялық ток бағытын анықтайды. Л. е. бойынша тұйықталған контурда пайда болатын индукц. ток оны тудыратын магниттік индукция ағынының өзгеруіне қарсы әсер жасайтындай болып бағытталады.

Контурдағы ток күшінің барлық өзгерісі кезінде өтетін магнит ағыны да

өзгереді. Ал магнит ағынының өзгерісі контурдың орналасқан аймағында индукция

электр өрісінің пайда болуына жағдай жасайды

Контурмен байланысқан магнит ағынына тек ондағы күшіне ғана тəуелді

емес, ол контурдың мөлшері мен формуласына, сондай-ақ қоршаған ортаның

магниттік қасиеттеріне де тəуелді. Бірақ барлық жағдайда ол контурдан өтетін ток

күшіне пропорционал, яғни

Φ = LI (1)

Мұндағы: L - өздік индукция коэффициенті немесе контурдың индуктивтігі

деп аталатын пропорционалдық коэффициент жəне ол тек контурдың

геометриялық қасиеті мен қоршаған ортаның магниттік қасиетіне тəуелді болады.

Индукция электр қозғаушы күші.

Тогы бар өткізгіштің магнит өрісінде қозғалуы кезіндегі істелетін жұмыс

Ι ⋅ΔΦ- ке тең екендігін бұрын көз жеткізгенбіз. Бұл жұмыс ток көзі энергиясының

есесінен алынуы мүмкін.

Ток көзінің Э.Қ.К. ε болсын .Δ t уақыт аралығындағы токтың толық жұмысы

ε ⋅ Ι ⋅ Δt ға тең. Оның біраз бөлігі экектрон газының кристалды решеткаға

«үйкелісін» жеңуге шығындалады, яғни I2 RΔt-ға, мұндағы R – контурдың толық

кедергісі, ал енді біраз бөлігі тогы бар өткізгіштің магнит өрісінде орын

ауыстыруға шығындалады, яғни

ε IΔt =І2 RΔt+ІΔФ

Осы формуладан ток күшін табамыз. І =ε−ΔФ / Δt /R. ΔФ / Δt қатнасы электр

қозғаушы күшті өрнектейді. Минус таңбасы оны ток көзі беретін э.қ.к. бағытына

қарсы бағытта екендігін көрсетеді. Сонымен, магнит өрісінде контур, немесе

оның бөлігі қозғалу кезінде контурдан өтетін магнит ағынының өзгерісі кезінде

қосымша э.қ.к. болады. Оны индукциялық э. қ.к. дейді.

εинд = - ΔФ / Δ t

1.Өздік индукция құбылысы.Электромагниттік индукция құбылысының өздік индукция деп аталатын дербес жағдайының практикалық маңызы өте зор. Сонда электромагниттік индукция құбылысы өткізгішпен шектелген аудан арқылы өтетін индукция ағыныөзгеретін жағдайдың бәрінде де байқалады. Егер қандай да бір тұйық контурда айнымалы ток жүрсе, онда оның туғызатын магнит өрісі тұрақты болмайды. Ендеше , осы токтың өз контурынан қоршаған аудан арқылы өтетін магнит индукциясының ағыны өзгереді . Магнит индукция ағынының өзгерісі контурда э.қ.к.-ін тудырады. Сөйтіп контурдағы токтың өзгерісі осы контурдың өзіне индукция э.қ.к.-інің тууына себепші болдады. Осы құбылыс өздік индукция деп аталады. Сонымен ,контурмен байланысты магнит ағыны осы контурдағы ток шамасына пропорционал болады, яғни Ф= LI(1) Мұндағы пропарцияналдық коэффициент L-өздік индукциякоэффициенті немесеконтурдың индуктивтігі деп аталады.бұл коэффициент өткізгіштің немесе катушканың пішініні және өлшеміне тәуелді, сонымен қатар ортаның магниттік қасиетіне де тәуелді болады. Индуктивтіктің өлшемі генри (Гн).Сонымен 1Гн деп контурдағы ток күші 1А болғанда өздік индукцияның магнит ағыны 1Вб тең болатын контурдың индуктивтілігін айтамыз.Енді өздік индукция құбылысына Фарадей заңын қолдансақ, өздік индукцияның э.қ.к.-і

εөзд=-dф\dt=-d\dt(LI).(2)

Егер де индуктивтік L=const десек, онда бұл өрнекті басқа түрде жазуға болады:

εөзд =-L*dl\dt, (3)

мұндағы минус таңбасы Ленц заңына сәйкес, контурдың индуктивтігі ондағы ток өзгерісінің кемитіндігін көрсетеді.(3) формуладан индуктивтігін табуға болады

L=-ε өзд \dl\dt (4)

Бұдан контурдың индуктивтігі өздік индукцияның э.қ.к-іне тура пропарциянал екендігін көреміз.

Енді ұзын соленоидтық индуктивтігін есептейік. Соленоидтың контуры арқылы өтетін магнит ағыны Ф=BS. Ал магнит индукциясы В=μμ0ln. Сонда Ф=μμ0lnS-ке теңболар еді. Бұл өрнек тек селоноидтың 1м ұзындығы арқылы өтетін магнит ағынынын анықтайды, себебі мұндағы n 1м ұзындыққа келетін орам саны. Соленоидтың барлық орам саны (nl) болғандықтан барлық орам саны арқылы өтетін магнит ағыны.

Ф=μμ0nlSI=μμ0IV, (5)

мұндағы V-соленоидтың көлемі. Сөйтіп соленоидтың индуктивтігі (1) өрнекке сәйкес L=Ф\I болады. Олай болса, жоғарғы формуланың екі жағын I ток күшіне бөлсек, индуктивтіктің мынадай өрнегін аламыз:

L=μμ0nV.(6)

Осы формуладан соленоидтың индуктивтігі оның орам санына , көлеміне және ортаның магниттік қасиетіне тәуелді екендігі көрінеді. Сонымен, контурдағы ток кушінің өзгерісі онда өздік индукция э.қ.к.-ін тудырады, сөйтіп контурда қосымша ток пайда болады. Осындай токтарды өздік иедукцияның экстратоктары деп атайды. Ленц ережесіне сәйкесөткізгіштерде өздік индукция салдарынан пайда болатын қосымша токтар тізбекте ағатын токтың өзгерісіне әрқашанда кедергі жасайтындай болып бағытталады. Бұл тізбектің тұйықталуы кезіндегі токтың артуымен тізбектің ажыратылуы кезіндегі токтың кемуі біртідеп өтетінін көрсетеді. Сөйтіп, тізбек тұйықталғанда яғни ток көзімен қосылғанда өздік индукциның э.қ.к. –і тізбектегі негізгі токтың артуына кедергі жасайтын ток тудырадыда, тізбек ажыратылғанда, керісінше өздік индукцияның э.қ.к.-і негізгі токтың кемуіне кедергі болатын ток тудырады.Сонымен, белгілі бір индуктивтігі бар контурдың электірлік инерттігі боладыда, контурдың индуктивтігі неғұрлым көп болса соғұрлым токтың кез-келген өзгерісіне көбірек кедергі жасауға тырысады.

2. Өзара индукция құбылысы. Кез-келген контурдағы электр токы өзгергенде осы токтың айнымалы магнит өрісі көрші контурдағы э.қ.к.-ін индукциялайды. Осы екі контурдың 1-дегі ток шамасы магнит ағымын тудырады да, осы магнит ағынының әсерінен 2-контурда индукциялық тогы пайда болады, оны гальванометр көрсетеді. Сонда 2-контурды тесіп өтетін магнит ағынын Ф21 десек онда ол мынаған тең болады.

Ф21=L21I1 (7) Сөйтіп 1- контурдағы I1 тогы өзгергенде 2-контурда Фарадей заңына сәйкес ε21 э.қ.к.-і пайда болып, ол осы контурдағы магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропарциянал болады:

Ε21=-dФ21\dt=-L21dl1\dt.

Дәл осы сияқты, 2-котурдағы ток I2болып, оның 1-контурдағы Фарадей заңына сәйкес ε21 э.қ.к.-і пайда болып, олосы контурдағы магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропарциянал болады:

Ε21=dФ21\dt.(8)

Дәл осы сияқты , 2-контурдағы ток I2 болып, оның 1-контурды тесіп өтетін магнит ағынын Ф12 десек,онда ол мына түрде жазылады: Ф12=L12*I2 (9) Егерде I2 ток өзгеретін болса онда 1-контурда ε12 э.қ.к.-і пайда болып ол осы контурдағы магнит ағыны өзгерісінің жылдамдығына пропорционал болады:

Ε12=dФ12/dt=-L12*dI2/dt (10)

(8) және (10) теңдеулеріндегі L12 және L21 пропорционалдық коэффиициенттері контурлардың өзара индуктивтіліктері деп аталады. Сөйтіп екі контурдын өзара тең бір ғана индуктивтік коэффиценті болады деп аламыз.Өзара индукцияның индуктивтігі контурлардың геометриялық пішініне, олардың өзара орналасуына және контурды қоршаған ортаның магниттік қасиетіне тәуелді болады.

53.Био-Савар-Лаплас заңы. Түзу тоқтың магнит өрісі. Дөңгелек тоқтың магнит өрісі.

Сыншы магнит стрелкасының көмегімен өте ұзын тогы бар түзу өткізгіштің

айналасындағы өрісті зерттей отырып, француз физиктері Био мен Савар өрістің

кез келген нүктесіндегі B→

индукциясының мəні I ток шамасына тура жəне осы

нүктеден өткізгішке дейінгі r қашықтығына кері пропорционал болатындығын

тағайындады, яғни

B ≈ I/r

Егер магнит индукциясын дөңгелек токтың центріне орналастырса, оонда В

мəні бұл жағдайда ток күшіне тура, ал дөңгелектің радиусына кері пропорционал

болатындығын байқауға болады. (*) көрсетілген формула бойынша жағдай үшін

де дұрыс, тек r мұнда – дөңгелек радиусы.

Био мен Савара тəжірибелерінің нəтижесін теориялық жолмен

қорытындылаушы да француз ғалымы Лаплас болды.

Магнит өрісінің қабаттасу қасиетіне сүйеніп, Лаплас тогы бар контурдың

айналасындағы өрістің əрбір нүктесіндегі В векторы берілген контурды ойша

бөлгенде, ток элементінің əрқайсысымен байланысты элементар векторлардың

геометриялық қосындысын беретіндігін ұсынды жəне мынандай қорытындыға

келеді: белгілі бір шексіз аз ток элементімен байланысқан dB элементар

векторының осы элемент шамасының берілген нүктеге жүргізілген радиус-

векторымен жасайтын бұрышының синусына тура жəне осы радиустың

квадратына кері пропорционал болады.

dB=

мұндағы: к – (1) – формулаға кіретін шамалардың өлшем бірліктерін таңдап алуға

байланысты пропорционалдық коэффициенті; μ - ортаның магниттік өтімділігі.

(1) – формуламен өрнектелген заң Био – савар жəне Лаплас заңы деп аталатын

болды. Бұл электромагнетизмнің негізгі заңы болып есептеледі.

6- суреттегі IdL ток элементімен құрылған О нүктесіндегі dB векторы оқырманға

қарай жүргізілген чертеж жазықтығына перпендикуляр бағытта болады.

СИ системасында r мен dL метрмен, І – ампермен, dB – Тесламен

өрнектеледі, к –ның мəні 10-7 – ге тең болып шығады.

Электродинамикада жиі қолданылатын кейбір маңызды формулаларды

жеңілдету үшін заңның бөлгішінде 4π көбейтіндісінң болғаны тиімді. Осы

мақсатты орындау үшін (1) формуланың оң жағының алымын да, бөлімін де 4π -

ге көбейтіп, мынаны жазамыз:

dB=

шамасы магниттік тұрақты деп аталады жəне μ əріпімен

белгіленеді. Кейініректе оның өлшемі A2

H екендігін көрсетеміз.

Олай болса, СИ системасында Био- Савара - Лаплас заңын мына түрде

жазамыз:

dB=

Β = Η 0 μμ болғандықтан, соңғы формуламен көрсетілген Био- Савара - Лаплас

заңын магнит өрісінң кернеулігі арқылы былай жазады:

dH=

Тогы бар түзусызықты өткізгіштің өріс индукциясы.

8–суретте

көрсетілгнедей АВ түзусызықты өткізгішінен М нүктесіне шексіз аз IdL ток

элементін бөліп алайық жəне осы элементтен О нүктесінде пайда болатын dB→

индукциясының мəні (1а) формуласын пайдаланып табайық.

dB=

8-сурет.

Суреттен

r= екендігін көреміз: D нүктесін өткізгіш ұзындығының

есептелу басы деп санап, яғни DM=L деп қабылдап,

L r ctgα 0 = екендігін табамыз.

Бұдан (ctga )”=-

болғандықтан, dL=-

формуладағы r мен dL орындарына олардың мəндерін қойсақ:

dB=

= − , бұдан

dB=

аралықты интегралдап, мынаны табамыз:

B=

Шексіз ұзын өткізгіш үшін 0 1 α = ; α = π 2 . Олай болса, cos 1 1 α = , ал cos 1 2 α = − ,

Ендеше B=

9-сурет.

Қорытып шығарылусыз екі шетінен əлдеқайда қашық ось бойындағы соленоид

ішіндегі В магнит индукциясын есептеу үшін формуланы табамыз:

B = μ μ I n (5)

мұндағы: 0 n - соленоидтың 1 м ұзындығына келетін орам саны. Соленоид

шеттеріндегі индукциясының мəні ортасындағыдан есе кем.

Өткен тақырыптағы

формуланы пайдаланып, дөңгелек токтың центріндегі индукция (B→

) мəнін

табайық.

7-сурет.

Берілген жағдайда r қашықтығы, яғни О нүктесінен ток элементінің кез

келгеніне дейінгі арақашықтық r0 радиусқа тең, ал ток элементіне жүргізілген

жанама мен радиус арасындағы α бұрышы барлық дөңгелек үшін 900 – қа тең,

sinα = 1, осы себепті

dB=

бұдан

B=

Дөңгелек бойынша алынған dL элементтерінің қосындысы 2π r0 -ге тең

болғандықтан, B=

Дөңгелек контурдағы токтың бағыты сағат стрелкасы бойынша жүрсе, В

векторы оқырманнан чертеж жазықтығына қарай, ал сағат стрелкасы бағытына

қарсы болса, онда оқырманға қарай бағытталады.

54. Заттардағы магнит өрісі. Магнетиктер түрі. Кюри температурасы.

Эксперементтік зерттеулер барлық заттардың магниттік қасиеті болатынын көрсетті. Егер тогы бар екі орамды қандай да бір ортаға орналастырса, онда токтардың арасында өзара магниттік әрекет күші өзгереді. Тәжірибе көрсеткендей, заттарда электр тогы туғызатын магнит өрісінің индукциясы осы токтардың вакуумда туғызатын магнит өрісінің индукциясынан өзгеше болады. Біртекті ортада В магнит өрісінің индукция модулі жағынан вакуумдағы В0 магнит өрісінің индукциясынан неше есе өзгеше екенінін көрсететін физикалық шама магниттік өтімділік деп аталады: µ= В В0 Магнит - өтімділігі µ≠1 болатын заттар магнетиктер деп аталады.

Парамагниттік, парамагнетизм(грек. para – маңайында, жанында, сыртында және магнетизм) – кейбір заттардың сыртқы магнит өрісінде сол өріс бағыты бойынша магниттелу қасиеті. П. магн. моменті бар, бірақ өздігінен магниттелу қасиеті болмайтын заттарда (парамагнетиктер К парамагнетикам относятся алюминий (Al), платина (Pt), многие другие металлы (щелочные и щелочно-земельные металлы, а также сплавы этих металлов), кислород (О₂), оксид азота (NO), оксид марганца (MnO), хлорное железо (FeCl₂) и др. . Парамагнетиктердiң магниттiк өтiмдiлiгi бiрден сәл үлкен, μ>1. Ең күштi пармагнетиктiң бiрi - платина, оның өтiмдiлiгi μ=1.00036. Парамагнетиками становятся ферро- и антиферромагнитные вещества при температурах, превышающих, соответственно, температуру Кюри или Нееля (температуру фазового перехода в парамагнитное состояние).Диамагнетиктер дегенiмiз сыртқы өрiс индукциясына қарама-қарсы бағытта бәсең магниттелетiн, яғни сытрқы магнит өрiсiн бәсеңдететiн заттар. Мысалы, күмiстiң, қорғасынның, кварцтың және көптеген газдардың да диамагнетиктiк қасиеттерi бар. Диамагнетиктерде μ<1. Өте күштi диамагнетик деп саналатын висмуттың магниттiк өтiмдiлiгi – μ=0.999824. Ферромагнетиктер дегенiмiз магниттiк өтiмдiлiгi өте үлкен заттар, μ>>1. Ферромагнетизм электрондардың магниттiк қасиеттерiмен түсiндiрiледi. Атом ядросының айналасында айналып жүрген әрбiр электронды меншiктi (спиндiк) магнит өрiсi тудыратын шеңбер бойындағы электр тогы ретiнде қарастыруға болады. Көптеген заттарда спиндiк магнит өрiстерi бiрiн-бiрi толықтырып отырады.(6.7 - сурет). Бiрақ кейбiр кристалдарда, мысалы темiрдiң кристалдарында электрон бөлшектерiнiң спиндiк магнит өрiсiнiң индукция векторларының паралелль бағытталуына жағдай туады. Осының нэтижесiнде кристаллдардың iшiнде бойы 10^-2-10^-4 болатын магниттелген аймақтар пайда болады. Осылай өз бетiнше магниттелетiн аймақтарды домендер деп атайды. Әртүрлi домендерде магнит өрiсiнiң индукциялары әртүрлi бағытта болады. Сыртқы магнит өрiсiне ферромагнетиктi енгiзсе, сыртқы өрiс бойымен бағытталған домендердiң көлемi артады. Магниттелген заттардың магниттiк индукциясы өседi. Берiлген ферромагнетик үшiн белгiлi бiр температурадан асқанда оның ферромагниттiк қасиеттерi жоғалады. Осы температураны Кюри температурасы деп атайды.

60. Жарық поляризациясы . Табиғи және поляризацияланған жарық Молюс заңы кейбір жағдайларда жарық толқыны тек белгілі бір бағытта ғана тербелуі де мүмкін. Осындай жарық поляризацияланған жарық деп аталады Өріс векторының тербеліс бағыты мен тербелістер таралатын бағыт арқылы өтетін жазықтық поляризацияланған жарықтың тербеліс жазықтығы, оған перпендикуляр жазықтық поляризациялану жазықтығы деп аталады Егер жарық векторы тербелістері бір ғана жазықтықта болса, онда бұл жарық жазық поляризацияланған жарық болады. Мысалы, турмалин пластинкасынан өткен жарық толқынының электр векторы белгілі бір жазықтықта тербеледі, демек табиғи жарық турмалиннен өткенде поляризацияланады, сөйтіп жарық тербелістерінің көлденең тербелістері болып табылады.

Егер кристалл пластинкадан шыққан жарық толқынының электр векторының ұшы эллипс сызса, онда жарық тербелістерінің траекториясы эллипс болады. Сонда жарық толқындары эллипс бойымен поляризацияланған толқын деп аталады, сондықтан бұл құбылыс эллипстік поляризация делінеді.

Табиғи поляризацияланған жарық

Жарық толқындары электромагниттік толқындардың бір түрі болып табылады да, олардың өрісін электр өрісі векторы Е мен магнит өрісі векторы Н арқылы сипаттауға болады. Бұл векторлар өзара және толқын таралатын бағытқа перпендикуляр болатындығын бұрыннан білеміз. Осындай жарық толқыны өрісінің векторлары үздіксіз өзгеріп тербелісте болады. Сондықтан, мұндай векторлар кейде жарық векторлары деп аталады. Жарық толқындары заттың атомдары мен молекулаларында жүріп жатқан кейбір процестер нәтижесінде пайда болады. Ал жарық көзі құрамында сансыз көп атомдар бар. Осы атомдардың шығаратын жарық толқындарының электр векторларының бағыттары әр түрлі болып ылғи да өзгеріп отырады. Сөйтіп, жарық толқынының электр өрісі векторы түрлі жаққа бағытталған, яғни әр түрлі жазықтықта тербелуі мүмкін. Олай болса, электр өрісі векторының кеңістікте осылайша барлық бағытта таралатын жарығы табиғи жарық деп аталады (1, а-сурет). Табиғи жарық толқындарының кез келген бағыттағы интенсивтігі бірдей болады.

Малюс заңы. Адамдардың жарықтың тегі жөніндегі танымы өте көп. 1808 жылы Франция ғылым академиясы жүлде сыйлығын дайындай отырып, сəуленің қосарланып сыну құбылысын тəжірибемен теория жүзінде талқылады. Дəл осы тұста, Франция инженері Малюс (1775-1812) 1808 жылдың бір қысқы кешінде

үйінде отырып исландия тасы арқылы Париждегі Лушенбург сарайының терезесінен шағылысқан күн кескініне көз тастап қос кескін көреді. Бұл белгілі іс бола тұрса да, исландия тағы да айналдырып қалғанында, екі кескіннің жарық пен

қараңғылық дəрежесінде де осыған сай өзгерістің болғаны, исландия тасы айналып белгілі орынға келгенде қос кескіннің бірі ғайып болғаны таңдандырады.

Өз жаңалығына қуанған Малюс сол түні басқа жарық көздерін пайдаланып талай рет тəжірибе жасап көрді. Ол шам жарығын исландия тасынан өткізу, əрі

оны су бетінде шағылыстыру арқылы исландия тасынан өткен екі шоқ жарық 36° бұрышпен су бетінде түскенде шам жалынының бір ғана кескіні көрінетінін

байқады. Малюс жарық күшінің бағытқа сай өзгеретін мұндай құбылысын

жарықтың поляризациялануы, мұндай жарықты “поляризациялық жарық” деп

атайды. Малюс тəжірибесі адамдарға мынадай фактіні ұғындырады: табиғи жарық

шағылысу жəне қосарланып сынумен бір уақытта поляризациялану барысын

өздігінен жасайды, ал шағылысу мен қосарланып сыну, поляризацияны тудыру

жəне поляризацияны тексеру ролін атқарады.

.Малюс, сəуленің қосарланып сыну құбылысын ең бірінші тəжірибе жəне

теория жүзінде қайтадан дəлелдегендіктен жəне түсіндіргендіктен XIX ғасырдағы

поляризацияланған құбылысты зерттеуге жол салушы болып есептеледі.

61. Жарық дисперсиясы. Дисперсия құбылысын бақылау

Ақ жарық шыны призмадан өткен кезде бiрнеше түске жiктелетiнiн алғаш рет И.Ньютон бақылап, зерттеген болатын. Мұндай монохроматты ( бiр түстi, мысалы, қызыл, көк, күлгiн т.с.с. ) жарық одан әрi басқа түстерге жiктелмейдi. Ал ендi осылай ақ жарықтың монохроматты жарықтарға жiктелуiнiң себебi неде ? Ол мынада. Жарық дегенiмiз – электромагниттiк толқындар. Әртүрлi түстегi жарықтар бiр-бiрiнен толқын ұзындығының, немесе онымен байланысты жиiлiгiнiң әртүрлi болуымен өзгешеленедi. Ал жарықтың шыны призмадан өткенде әртүрлi түске жiктелуiнiң себебi қандай да бiр ортадағы жарық жылдамдығының ( немесе онымен байланысқан сыну көрсеткiшiнiң ) жарық жиiлiгiнен тәуелдiлiгiмен байланысты. Сыну көрсеткiшiнiң жарық жиiлiгiнен осындай тәуелдiлiгiн дисперсия құбылысы деп атайды (4.2 - сурет). Бұл құбылысты түсiндiруге Максвеллдiң электромагниттiк теориясын қолдану оң нәтиже бермедi.

Себебi бұл жердегi мәселе тек электромагниттiк толқынның қасиетiнде ғана емес, сонымен қатар ол толқындардың затпен әсерлесу сипатымен де байланысты болатын.

Дисперсия құбылысын ХIХ ғасырдың аяғында қалыптасқан Г.Лоренцтiң классикалық электрондық теориясы ғана түсiндiрiп бере алды. Бұл теорияның түсiндiруi бойынша жарықтың дисперсиясы зат атомдарындағы электрондардың электромагниттiк өрiспен әсерлесуiнiң нәтижесiнде туындылайтын ерiксiз тербелiсiнiң нәтижесi болып табылады. Осы теорияның негiзiнде табылған дисперсия заңы (сыну көрсеткiшiнiң жиiлiктен тәуелдiлiгi) мынадай:

(4.4)

мұндағы N – молекулалар концентрациясы, e – элементар заряд, m – электронның массасы, ε₀ – электр тұрақтысы, ω₀ – электронның өзiндiк жиiлiгi, ω – сыртқы электромагниттiк өрiстiң жиiлiгi. Бұл тәуелдiлiктiң сызбасы 4.3 – суретте келтiрiлген. Мұндағы үзiк сызық ( 4.4 ) өрнегiмен есептелген дисперсияның теориялық тәуелдiлiгiне, ал тұтас сызық тәжiрибенiң нәтижесiне сәйкес келедi. Бұл суреттегi жиiлiк артқан кездегi сыну көрсеткiшi де артатын, өзiндiк жиiлiктiң мәнiнен тысқары жатқан ab және cd аймағы дұрыс дисперсия деп аталады. Ал өзiндiк жиiлiктiң маңында жатқан bc аймағында, керiсiнше, жиiлiк артқан кезде сыну көрсеткiшi кемидi. Бұл аномальдi дисперсия аймағы. Тәжiрибе бұл аймақта жарық затқа қатты жұтылатындығын көрсетедi. Бұл оның резонансты құбылыстармен терең байланыста екендiгiнiң дәлелi.