☰ Mundarija · Fizika

Foton impulsi va fotoeffekt tatbiqlari

Darslar 36 · 1 ta dars · N. Sh. Turdiyev, K. A. Tursunmetov, A. G. Ganiyev, K. T. Suyarov, J. E. Usarov, A. K. Avliyoqulov. Fizika 11-sinf, 1-nashr. «Niso Poligraf» nashriyoti, Toshkent, 2018
36

Fotonning impulsi. Yorug‘lik bosimi. Fotoeffektning texnikada qo‘llanilishi

Darslik: 142–148-betlar
MaqsadFoton impulsi p = h/λ = E/c va yorug‘lik bosimi p = I/c (yutuvchi), 2I/c (qaytaruvchi) ni bilish; fotoeffektning texnikada qo‘llanilishini (fotorezistor, quyosh batareyasi, yorug‘lik diodi) tushuntirish.
Yangi so‘zlar
foton impulsi · photon momentumyorug‘lik bosimi · light pressurequyosh batareyasi · solar cellyorug‘lik diodi · light-emitting diode
Tushuntirish

Fotonning massasi nol, lekin energiyasi E = hν va impulsi bor: E = pc dan p = E/c = hν/c = h/λ. Sirtga tushgan yorug‘lik fotonlari unga impuls beradi, shuning uchun yorug‘lik bosim hosil qiladi. Intensivligi I (W/m²) bo‘lgan nur sirtga tik tushsa, to‘la yutuvchi sirtga bosim p = I/c, to‘la qaytaruvchi sirtga esa p = 2I/c, chunki qaytganda foton impulsi 2p ga o‘zgaradi. Bu bosim juda kichik (Yer yaqinida Quyosh nuri yutuvchi sirtga taxminan 4,5 μPa, ya’ni Pa ning milliondan bir necha bo‘lagi bilan bosadi), uni 1900-yilda P. N. Lebedev nozik burama tarozida o‘lchagan; hozir yengil yelkanli kosmik apparatlar loyihalarida qo‘llaniladi. Fotoeffektning amaliy tatbiqlari: fotorezistor yoritilganda qarshiligi kamayadi (yoritilganlik datchiklari, avtomatika); p–n o‘tishli quyosh batareyasi yorug‘lik energiyasini bevosita elektr energiyasiga aylantiradi (bir element EYuK taxminan 0,5 V, shuning uchun ketma-ket ulanadi); yorug‘lik diodida elektr toki p–n o‘tishda elektron va kovaklarning rekombinatsiyasi natijasida yorug‘lik chiqaradi, rangi yarimo‘tkazgich turiga bog‘liq.

Namunalar
λ = 330 nm foton: p = h/λ = 6,6·10⁻³⁴/(3,3·10⁻⁷) = 2·10⁻²⁷ kg·m/s; energiyasi E = pc = 2·10⁻²⁷·3·10⁸ = 6·10⁻¹⁹ J (≈ 3,75 eV).
I = 900 W/m² nur yelkanga tik tushadi. Yutuvchi sirtda p = I/c = 900/(3·10⁸) = 3·10⁻⁶ Pa, qaytaruvchi yelkanda 2I/c = 6·10⁻⁶ Pa; yuzi 20 m² yelkanga kuch F = pS = 6·10⁻⁶·20 = 1,2·10⁻⁴ N.
Sinfda faoliyat

Kalkulyator yoki quyosh batareyali chiroqni oling va yoritilganlikka qarab ishlashini kuzating (soyada, xonada, derazada). Quyoshga to‘g‘ridan to‘g‘ri qaramang; lazer ko‘rsatkichini hech qachon ko‘zga yoki odamlarga yo‘naltirmang.

Mashq
1
Foton impulsi formulasini to‘lqin uzunligi orqali yozing.
2
Yuzi 50 cm² quyosh batareyasi har cm² dan 40 mA beradi. Umumiy tok necha mA?
3
Foton energiyasi 9·10⁻¹⁹ J. Impulsi? (c = 3·10⁸ m/s)
4
Nima uchun ko‘zgu yutuvchi sirtdan 2 marta ko‘p bosim hosil qiladi?