Yorug‘lik spektri

1629 yildayoq Rene Dekart nurlarning prizma va turli shakllardagi shishalar bo‘ylab harakatlanish hodisalarini ilmiy asoslab bergan va oynalarni sayqallash mexanizmlarini o‘ylab topgan. Shontland professori Gregori, qavariq ko‘zgular nazariyasiga tayanadigan va o‘z davri uchun mukammal hisoblanadigan teleskop modelini ixtiro qildi. Shu tarzda, o‘sha vaqtlardayoq amaliy optika rivojlanishning nisbatan yuqori darajasiga ko‘tarildi va o‘sha zamon ilmiy jamoatchilikni o‘ziga ko‘proq jal qilgan fan sohalaridan biriga aylandi.

1666 yilga kelib, Nyuton optik tadqiqotlarni boshladi. Dekart davridan buyon kun tartibida bo‘lib kelayotgan nurning sinishi nazariyasi unchalik ham ilgari siljishga erishmagan edi. Kamalak ranglari va jismalarning rangi haqidagi ilmiy tushunchalar anchayin chalkash bo‘lib, zamon ilm fan arboblarining deyarli barchasi, u yoki bu rangni «qorong‘ulik bilan yorug‘likning ma'lum miqdorlardagi aralashmasi» yoki «ikki xil rangning turli nisbatlardagi aralashmasi» tarzida tushuntirishar edi.

«O‘z o‘zidan ma'lumki, buymlarga prizma yoki sifatsiz optik shisha orqali qaralaganda namoyon bo‘ladigan kamalakli jilvlanish hodisasi optika bilan shug‘ullangan har kimga kundek ravshan edi. Lekin, ularning barchasi, nurlarning‘ prizma yoki kattalashtiruvchi oyna orqali o‘tganidagi sinish ko‘rsatkichi mutlaqo bir xil va bu sinish hodisasi faqat mazkur vositalarning materiali yuzasining notekisligi bilan bog‘liq degan» tushuncha bilan o‘z fikrlarini yakunlar edilar.

Dastavval Nyuton kattalashtiruvchi ko‘zgu va oynalarni sayqallash ustida juda ko‘p ishladi. Bu ish jarayonlari uning Rene Dekart va Jeyms Gregorining risolalari orqali nazariy jihatdan tanish bo‘lgan - Nurlarning sinishi va akslanishi qonuniyatlari bilan bevosita amaliyotda, tajriba yo‘li bilan tanishishiga sabab bo‘ldi. Nyuton o‘ziga xos tirishqoqlik bilan optik tajribalar seriyasini boshlab yubordi va ularning har birining natijalarini o‘z ilmiy ishlarida batafsil bayon qilib bordi. Quyida uning mazkur sohaga oid tadqiqotlari bo‘yicha Qirollik jamiyatida qilgan chiqishidan iqtibos keltiramiz:

«1666 yilning boshida, ya'ni nosferik shakldagi optik shishalarni sayqallash bilan mashg‘ul bo‘lgan vaqtimda men uchburchakli shisha prizma tayyorladim va u orqali, o‘sha mashhur ranglarning jilvalanish hodisasini kuzatishga qaror qildim. Bu maqsadda men xonamni qorng‘ulatdim va quyosh nurlarining ingichka tirqish bo‘ylab kira olishi uchun deraza eshiklarida kichik qiyaliklar qoldirdim. Avvalo men prizmani yorug‘likning qarama qarshi devorga nisbatan sinishi uchun nurning shundoqqina kirib tushayotgan joyiga qo‘ydim. Bunda paydo bo‘lgan yorqin va serjilo ranglar meni o‘ziga butunlay rom etdi. Lekin, bir qancha vaqtdan so‘ng, o‘zimni bu hodisaga yanada e'tiborliroq qarashga majburlagan holda ulrning ancha uzun cho‘ziqligi shaklini ko‘rib juda hayratlandim. Chunki men shu vaqtgacha o‘zimga ma'lum bo‘lgan, nurlarning sinish qonuniyatlariga binoan ularni aylana shaklida ko‘raman deb o‘ylagan edim. Ranglar yon tarafdan to‘g‘ri chiziqlar bilan chegaralangan edi, yorug‘lik so‘nadigan oxirgi uchlarida esa ularning shakli qanaqa ekanligin aniqlashning imkoni yo‘qday tuyulardi; u hatto yarim aylanaga o‘xshab ham ko‘rindi.

Bunday rang spektrining uzunligini uning kengligi bilan taqqoslab shuni aniqladimki, uzunlik kenglikdan 5 marotaba katta ekan. Disportsiya shunchalik g‘ayrioddiy ediki, u meni odatiy qiziquvchanlik darajamdan ham ortiqroq miqiyosda hayratlantirib qo‘ydi. Mening bu hodisaning sababi nima bo‘lishi mumkinligini aniqlashga bo‘lgan ishtiyoqim ham shu darajada ortib ketdi. Oynaning qalinligining har xilligi yoki, qorong‘ulik bilan yorug‘likning chegarasi bunday effektni paydo qilishi ehtimoli haqiqatdan yiroq edi. Va men eng avvalo aynan ushbu hodisaning sabablari o‘rganishga ahd qildim va agar yorug‘likni har xil qalinlikdagi shishadan o‘tkagandab nima bo‘lishi, yoki, har xil o‘lchamdagi tirqishlardan o‘tkazgana nima bo‘lishi, yoki, agar, prizmani binodan tashqarida shunday o‘rnatilsaki, u yorug‘likning deraza tirqishiga kirishidan avval sindirsa va keyin bu singan nurlar deraza tirqishidan kirsa nima yuz berishini tekshirib ko‘rdim. Lekin, bu holatlarning birortasi ham ahamiyatli emas ekanligini bilib oldim. Barcha hollarda ranglar dastasi o‘sha o‘shaligicha qolaverdi.

Shunda men o‘yab qoldim: Ranglarning prizmadan keyingi kengayishi shishaning qandaydir nuqsoni yoki avval hech kim bilmagan tasodif sababidan emasmikin? Buni tekshirib ko‘rish uchun men avvalgisiga o‘xshash, yana bir boshqa prizmani oldim va uni birinchisiga qarama qarshi qilib joylashtirdim. Yorug‘lik ikkala prizmadan o‘tib, qarama qarshi yo‘nalishlarda sinishi kerak edi. Shunday bo‘ldi ham, bunda ikkinchi prizma birinchisining sindirish yo‘nalishida uni qaytardi. Mening o‘ylashimcha birinchi prizmaning oddiy effektlari ikkinchisi tomonidan yo‘qqa chiqariladi, g‘ayrioddiylari esa sinishlarning ko‘p qirrali a takroriy bo‘lib qolgani natijasida yanada kuchayishi kerak edi. Taajubki, unday bo‘lmadi. Birinchi prizma sindirgan nurlarning cho‘ziq shakli ikkinchi prizma orqali yana bir dastaga shunday to‘plandiki, huddi bu nur avval hech qanday prizma yoki boshqa narsadan o‘tmagandek edi. Shunga ko‘ra men, singan nurlarning cho‘zilishining sababi nima bo‘lishidan qat'iy nazar, u tasodifiy noto‘g‘rilkining natijasi emas ekan degan fikrga keldim.

Keyin men, Quyoshning turli xil joylaridan kelayotgan har xil nurlarning turli burchaklar ostida tushishi natijasida nima sodir bo‘lishini amaliy ko‘rib chiqishga o‘tdim. o‘tkazilgan tajriba va hisob kitoblardan shu ma'lum bo‘ldiki, Quyoshning turli qismlaridan kelayotgan nurlarning tuli burchaklar ostida tushishi ularning kesishuvidan so‘nggi vaziyatiga deyarli ta'sir ko‘rsatmas ekan. Bunday burchakning farqi 31-32 minutdan ortmadi; shu tufayli ham nurning sinishidagi ikki gradus va qirq to‘qqiz minut burchak hosil bo‘lishining sababini tushuntirib beradigan boshqa qonuniyatni topish kerak edi.

Shunda men yorug‘lik nurlari prizmadan o‘tgandan so‘ng egri chiziq bo‘ylab tarqalmayotganmikin, va ular egrilikning katta yoki kichikligiga qarab devorning har xil qismlari tomonga intilmayotganmikin degan hayolga bora boshladim. Mening shubhalarim, tez - tez ko‘rib turadiganim - tennis to‘pining qiyalanma zarbadan keyin shunga o‘xshash egri chiziqli traektoriya bo‘ylab harakatlanishini yodga olganimdan so‘ng yanada kuchayib ketdi. Chunki bunda to‘pga bir vaqtning o‘zida ham aylana bo‘ylab va ham ilgarilanma harakat beriladi. To‘pning yuqoridagi har ikki harakat muofiqlashgan tarafi, narigi tarafiga qaraganda o‘z atrofidagi havoga kattaroq kuch bilan bosim o‘tkazishi va itrishi, binobarin, havoning proportsional ravishdagi kuchliroq qarshiligi va reaksiyasini qo‘zg‘atishi lozim. Shu sababga ko‘ra, agar, yorug‘lik nurlari sharsimon bo‘lganida edi (Dekart gipotezasi), ular bir muhitdan ikkinchi muhitga o‘tishdagi og'ma harakatida aylanma harakat hosil qilshiar edi va ular, o‘zlarini har tarafdan o‘rab turgan efir qarshiligi natijasidan, aylanma harakat bilan ilgarilanma muofiqlashgan tarfdan qarama qarshi tarafga tobora og'ib borar edilar. Ammo, bu tahminning haqiqatga qanchalik yaqinga o‘xshashligiga qaramasdan, tekshiruvlar natijasi nurlarning hech qanaqa egri emasligini takroran tasdiqlardi. Bundan tashqari (mening maqsadimga muofiq holda) yorug‘lik nuri o‘tayotga tirqish hamda prizmadan tarqalayotgan yorug‘lik tasviri uzunligi orasidagi munosabat proportsional edi.

Bu shubhalar tumanligini tobora tarqatib borib, men vanihoyat experimentum crucis ga yetin keldim. U quyidagicha edi: men ikkita taxta doska olib, ulardan birga nur o‘tishi uchun kichik teshikcha o‘ydim va uni bevsota prizmaning orqasiga o‘rnatdim. Nur taxtadagi teshikchadan prizmaga tushib, u orqali keyingi taxta doskaga tushishi kerak edi. Taxtachalar orasidagi masofa tahminan 12 fur, ikkinchi taxtachada ham teshikcha ochdim va u teshikcha orqasiga ham prizma o‘rnatdi. Shu tahlit, birinchi taxtacha teshikchasidan o‘tgan nur undan keyingi prizmada sinib tarqalib, 12 futdan keyin ikkinchi taxtachaga tushishi kerak edi, va uning teshikchasidan ham o‘tib, devorga tushishdan avval, undan keyingi joylashgan prizmada ham sinishi kerak edi. Bularni bajarganimdan so‘ng, men birinchi prizmani qo‘limga olib, uni tahminan o‘z o‘qi atrofida har tarafga aylantirib ko‘rdim. Bundab maqsad, birinchi prizmadan chiqayotgan nurlarning turli qismlari ikkinchi taxtachaga tushgandan so‘ng, ikkinchi prizmadagi chiqqan nurlar devorning qaysi qismiga tushishishini kuzatuv edi. Bu jarayon natijasida shuni ko‘rdimki, birinchi prizmadagi nisbatan ko‘proq sinishga uchragan yorug‘lik qismi ikkinchi prizmada boshqa yo‘nalishdagi nurlarga qaraganda sezilarli darajada kattaroq sinishga uchradi. Shu yo‘sinda prizma orqali hosil bo‘layotgan yorug‘lik tasvirining uzunlugining haqiqiy sababchisi ma'lum bo‘ldi: Yorug‘lik har xil sinish ko‘rsatkichili nurlar to‘plamidan iborat edi va ular o‘z sinishi darajasiga muofiq devorning turli joylariga tushishar ekan».

Har xil asossiz «shubhalar» - Nyuton o‘z gipotezalarini shunday atar edi, unga keying amaliy tajribani amalga oshirishga undadi. U o‘z tahlillarining avvalida yarqiroq quyosh nurlarining dastasini bir nuqtaga jamlaganidek, endi u singan nurlarning ham bir qismini qayta bir dastaga jamlash fikrini amalda bajarib ko‘rishi kerak edi. Bu ikkinchi amaliy tajriba spektral tahlilning dunyoga kelishi uchun eng muhim qadam bo‘lib xizmat qildi. U tajribalarida binafsharangning

hammadan ham yuqorida, undan keyin moviy va shu tartibda eng quyida qizil rang joylashayotganligiga e'tibor qaratib, ularning har birini alohida - alohidadan bir dastaga jamlab o‘rganishni maqsad qilgandi. Ancha kichik tirqishchali taxtachalar yordamida Nyuton prizmaning ekranga yuzlangan yuzasiga taxtachani brogan sari yaqinlashtirib, yuqoriga pastga qiyalatib ko‘rish orqali ranglarning har birini alohida dastaga yig‘ishga va faqat bitta rangdan iborat yorug‘lik nuri hosil qilishga muvaffaq bo‘ldi.

Yangi, yana ham ingichka va mutlaqo qizil nurlar dastasini Nyuton yana ham chuqurroq tahlil qilishga kirishdi. Qizil nurlarni ikkinchi prizmada o‘tkazib, Nyuton ularning bir xil ravishda sinayotganini ko‘rdi. Nyuton bir xil rangli nurlar demak bir jinsli bo‘lar ekan degan o‘yga bordi. Tajribani sariq, binafsharang va boshqa barcha nurlar bilan takrorlab ko‘rib, u vanihoyat bir rangdagi nurning boshqasidan farqlanishiga asosiy sabab bo‘lgan xususiyatini tushundi. U ayni bitta prizmadan turli rangdagi nurlarni o‘tkazib ko‘rib, oq nurning turli xil sinish ko‘rsatkichidagi va har xil rangdagi nurlarning o‘zaro omuxtalashgan dastasidan iborat ekanligi va ularning har birining sinish darajasi uning sifati bilan chambarchas bog‘liqligini aniqladi. Ma'lum bo‘ldiki, qizil nurlar - eng kam sinuvchan va shu tartibda borib, binafsharang nur eng katta sinuvchanlikka ega ekan.

Nyuton katta ilmiy ochilishning xulosalarini quyidagicha ifodaladi:

Yorug‘lik nurlari sinish ko‘rsatkichiga ko‘ra farqlanganidek, xuddi shu tarzda u yoki bu rang

xususiyatini namoyon qilish ko‘rsatkichida ham farqlanadi. Ranglar nurning tabiiy jismlar sirtidan qaytishi yoki sinishi natijasida hosil bo‘ladigan (odatda shunday deb o‘ylashadi) sifati emas, lekin har xil nurlarning turli xil sifatlarining mohiyati tabiiylikda va tug‘madir.

Bir xil darajadagi sinish ko‘rsatkichiga har doim bitta rang mos keladi, bitta rangga ham faqat bitta sinish ko‘rsatkichi muofiq keladi. Ranglar va sinish ko‘rsatkichlari orasidagi aloqa juda aniq va ravshan: ular har ikki munosabat bo‘yicha yoki to‘liq mos keladi, yoki, proportsional ravishda nomuofiqlashadi.

Har bir alohida nur turkumiga mos keluvchi rang namunasi va uning sinish darajasi, tabiiy jismlardan akslanganida ham, singanida ham yoki, boshqa bir sababga ko‘r ham o‘zgarmaydi.

Nyuton nazariyalari fizikaning aniq fan sifatida yanada rivojlanishi uchun katta ahamiyat kasb etdi. Fizika Nyuton orqali falsafadan tobora uzoqlashib, matematikaga yanada yaqinlasha boshladi. Yuqorida qayd etilgan tajribalar bayoni va ularning xulosaviy natijalaridan iborat tafsilotlar bayon qilingan maktub «Falsafa ishlari» nashriyotiga yuborildi. Lekin u nashr etilishidan avval, Qirollik jamiyatida tinglanishi va muhokama qilinishi kerak edi. Bu jarayon 1672 yilning 8 fevralida bo‘lib o‘tdi.

Hozir, XXI asrda turib, bu kichik risolaning qanchalik sensatsion va g‘ayrioddiy bo‘lganligini baholash qiyin. Lekin, XVII asrning eng ziyrak zehn egalari Nyutonning kichik risolasidagi katta g‘oyalarni tezkorlik bilan fahmlashdi. Nurlarning sinishi xususiyatlarining ochilishi keying yillardagi qator ilmiy kashfiyotlar uchun kalit vazifasini bajarib berdi. Nyutonning yorug‘lik bilan qilgan tajribalaridagi ilmiy g‘oyalarning keyingi rivoji «Spektral tahlil» sohasining paydo bo‘lishiga sabab bo‘ldi. Hususan, bu sohada qilingan eng katta kashfiyotlardan biri, ilgari noma'lum bo‘lgan kimyoviy elementlarning[1] ochilishini misol qilib keltirish mumkin.

Ilova:

[1] Spektral tahlil yordamida kashf etilgan kimyoviy elementlar.

Elemnt tartib raqami	Nomi		Ochilgan yili	Ochgan olimlar	Spektrni qo‘zg‘atish usuli
55	Seziy	Cs	1680	R. Bunzen va G. Kirxgof (Germaniya)	Olov
37	Rubidiy	Rb	1861	R. Bunzen va G. Kirxgof (Germaniya)
81	Talliy	Tl	1861	U. Kruks (Angliya)
49	Indiy	In	1863	F. Reyx va T. Rixter (Germaniya)
31	Galliy	Ga	1875	Lekok de Buabodran (Fransiya)	Uchqun
62	Samariy	Sm	1879	Lekok de Buabodran (Fransiya)	Uchqun
2	Geliy	He	1895	U. Ramsay (Angliya)	Geysler trubkasi
10	Neon	Ne	1898	U. Ramsay va Mark Travers (Angliya)
36	Kripton	Kr
54	Ksenon	Xe
72	Gafniy	Hf	1923	G. Heveshi (Vengriya) va D. Koster (Gollandiya)	Rentgeno -spektral tahlil

Bizni ijtimoiy tarmoqlarda ham kuzatib boring:

Feysbukda: https://www.facebook.com/Orbita.Uz/

Tvitterda: @OrbitaUz

Google+ : https://plus.google.com/104225891102513041205/posts/

Telegramdagi kanalimiz: https://telegram.me/OrbitaUz

< avvаlgi		kеyingi >