Черенков эффектісі

Классикалық электродинамика бойынша электрондар үдей қозғалғанда ғана электромагниттік толқындар шығады, яғни жарық шығарады. Совет физигі П.А. Черенков 1934 жылы релятивистік бөлшектер жарықтың жылдамдығынан үлкен тұрақты жылдамдықпен қозғалғанда жарық шығаратындығын анықтады. Электрон () жарық жылдамдығынан үлкен жылдамдықпен қозғалғанда пайда болатын электромагниттік сәулелену Черенков жарығы деп аталады.

П.А. Черенков радийдің сәулелері ерітіндіден өткенде еріткіштердің өздері жарық шығаратындығын тәжірибе жүзінде анықтады. Жарық люминесценттік емес, сондықтан сәулелену бос электрондардың зат ішінде қозғалысына байланысты деп жорамалдады. Черенков сәулеленуін И.Е. Томм және И.М. Франк теория жүзінде дәлелдеді.

Электрон бойымен қозғалсын дейік (2.6.1-сурет). Электрон өз жолындағы молекулаларды поляризациялайды. Нәтижесінде пайда болған дипольдар жарық шығарады. , , нүктелері радиустары кішірейе беретін сфералық толқын көздері болады. Осы толқындардың интерференциялануының нәтижесінде қорытқы толқын пайда болады. Оның беті конус беті болады. Сфералық толқынның таралу бағытымен электронның таралу бағыты арасындағы бұрыш .

; ;

(2.6.1)

2.6.1-сурет

Бұл теңдік жағдайда ғана орындалады, олай болса электронның жылдамдығы фазалық жылдамдығынан үлкен болу керек. Теория экспериментпен дәл келеді. Черенков эффектісін шапшаң қозғалатын зарядталған бөлшектер де тудырады.

2.7 Жарық поляризациясы

2.7.1 Поляризацияланған және табиғи жарық

Электромагниттік теория тұрғысынан жарық көлденең толқындарға жатады. Толқындардың электрлік және магниттік кернеулік векторлары бір-біріне және толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта тербеледі.

Әдетте жарық векторына электр өрісінің векторы алынады. Сондықтан векторы тербелетін жазықтық поляризация жазықтығы делінеді. Жарық көптеген атомдардың электромагниттік сәуле шығаруларының жиынтығы болып табылады.

Атомдар бір-біріне тәуелсіз кез-келген бағытта тербеліс жасайды, сондықтан заттардың шығаратын сәулелік толқындары жарық векторының кез-келген бағыттағы тербелістерімен сипатталады. векторы (соған сәйкес) кез-келген бағытта тербеліс жасаса жарық табиғи жарық делінеді (2.7.1.1,а-сурет). векторы сәулеге перпендикуляр бір жазықтықта ғана тербеліс жасаса оны жазық поляризацияланған жарық дейді (2.7.1.1,б-сурет).

2.7.1.1-сурет

Табиғи жарықты поляризаторлардан өткізіп поляризациялауға болады. Поляризатор деп тек бір ғана бағыттағы тербелістерді өткізетін құралды айтады. Поляризатор ретінде кристалдарды, мысалы, табиғи кристалл турмалинді алуға болады.

Екі турмалин пластинасы қолданылатын тәжірибені қарастырайық.

а) б)

2.7.1.2-сурет

Турмалин пластинасы тек өзіне перпендикуляр бағытындағы жарық тербелісін өткізеді. Егер пластиналардың өткізуші жазықтықтары және (оптикалық өстері) бір-біріне параллель болса бақылаушы 0 нүктесінде жарықты көреді (2.7.1.2,а-сурет). Өйткені бірінші пластинадан (1) бағытында поляризацияланған жарық өтеді. Екінші пластина жарықты өзгеріссіз өткізеді. Егер пластиналардың тербелістерді өткізу бағыттары және бір-біріне перпендикуляр болса () онда бірінші пластина (1) арқылы өткен бағытындағы тербелістер екінші пластина (2) арқылы өтпейді. 0 нүктесінде бақылаушы жарықты көре алмайды. Екінші пластинаны өсі бойынша айналдыра отырып, екі пластинадан өтетін жарық қарқындылығын кристалдардың оптикалық өстерінің арасындағы бұрышқа байланысты өзгертіп отыруға болады. Пластиналардан өткен жарық қарқындылығы Малюс заңы бойынша анықталады

(2.7.1.1)

Қарастырған тәжірибелер жарықтың көлденең толқындар екендігін көрсетеді. Табиғи сәулелері поляризациялаушы I пластина поляризатор тербеліс бағыты және поляризациялау дәрежесін анықтауға арналған II пластинаны анализатор деп атайды.

Егер пластиналарды бұрыш өлшейтін тетікпен жабдықтасақ (және арасындағы бұрыш), онда I пластинадан өтетін поляризацияланған жарық қарқындылығы

(2.7.1.2)

мұнда – табиғи жарық интенсивтілігі, – поляризацияланған жарық интенсивтігі. II пластинадан өтетін жарықтың қарқындылығы .

Ендеше екі пластинадан өтетін жарық қарқындылығы

(2.7.1.3)

осыдан поляризаторлар параллель болғанда , поляризаторлар айқасып тұрғанда екендігі шығады.

2.7.2 Екі диэлектриктің шекарасындағы шағылу.

Табиғи жарық екі диэлектрик шекарасына түссе, онда жарықтың біразы шағылады, ал біразы сынады. Шағылған және сынған сәулелердің жолдарына анализатор қойып олардың поляризациялану дәрежесін анықтауға болады.

Айталық сәулесі пластинасына түссін (2.7.2.1-сурет) және түрінде шағылсын. Осы шағылған сәулені турмалин пластинасынан () өткізіп, шағылған сәуленің интенсивтігнін байқауға болады. Егер турмалин пластинасын өсі бойынша айналдырсақ шағылған сәулелердің интенсивтігі өзгеріп отыратындығын көреміз. Бұл жағдай шағылған сәуленің жартылай поляризацияланғандығын көрсетеді.

2.7.2.1- сурет

Поляризациялану дәрежесі түсу бұрышына байланысты болады. Түсу бұрышының бір мәнінде, яғни мынадай шарт орындалғанда

(2.7.2.1)

шағылған сәуле жазық поляризацияланады, мұндағы – Брюстер бұрышы делінеді.

түсу бұрышында сынған сәуле максимал поляризацияланады, бірақ толық поляризациялану болмайды.

Жарық пластинаға Брюстер бұрышымен түссе шағылған және сынған сәулелер бір-біріне перпендикуляр болады.

Дата добавления: 2014-10-15