İşıq sürəti
İşıq boşluqda işıq sürəti ilə gedər və bu eyni zamanda kainatda müşahidə edilən ən yüksək sürətdir.
İşığın sürəti ideyasının kəşfi
İşıq dedikdə hər cür işıq nəzərdə tutulmur. Günəşdən və ya təbii olaraq ulduzlardan və s. gələn işıqlar nəzərdə tutulur. Günəşdə gələn şüaların yerə çatma müddəti 8 dəqiqədir . Əgər biz işıq sürəti ilə hərəkət edə bilsəydik dünyanın ətrafını saniyədə 7 dəfə dövr edə bilərdik Bəs nə üçün işıq bu qədər sürətlidirsə bizim planetə 8 dəqiqəyə çatır ? İşıqın sürəti təsvir edilə bilməyəcək qədər böyükdür . Əgər özümüzü işıq sürəti kimi təsvir edə bilsəydik Günəşdən çıxdığımız an Yer planetində olardıq amma planetdə hər şeyin dayandığını görərdik hətta saatın , suyun , ürək döyüntüsünün və s. Yalnız 8 dəqiqədən sonra hər şeyin hərəkət etdiyini görə bilərdik. Bu fərziyən ilk dəfə irəli sürən alimlərdə biridə Albert Eynşteyn dir . Sürətlənən cisimə görə zaman bükülərək yavaşlamalıdır. Aparılan araşdırmalarda onu sübut edirki sükunətdə olan cisim hərəkət edən cismə nəzərən tez yaşlanır amma bu çox kiçik olduğu üçün biz hiss edə bilmirik. Əgər biz işıq sürəti ilə hərəkət edərək digər qalaktikada bir neçə dəqiqə səyahət etsəydik Yer planetinə çatdığımızda heç bir dəyişiklik olmazdı. Bu səbəbdən ən yüksək texnologiya ilə hazırlanmış teleskoplar belə digər qalaktikalardan , planetlərdən , ulduzlardan və s. gələn işıqlar çatmamış görüntü əldə edə bilmirlər . Bu səbəbdən bizim yeni qalaktikalar kəşf etməyimiz üçün illərlə , məsafələr artdıqca milyonlarla il keçməsi lazım gələ bilir. İşığın sürətinin təyinolunma ideyası ilk dəfə Qalileo Qaliley söyləmiş, 1676-cı ildə Danimarka alimi Olaf Rymer (1644–1710) Yupiter planetinin peyki üzərində apardığı astronomik müşahidələr əsasında işığın yayılma sürətinin qiymətini hesablamışdır. Buna ən yaxın olan sürət isə cərəyanın axma sürəti olaraq hesablanmışdır. İo peyki Yupiter planetinin ətrafında tam dövrünü 42 saat 28 dəqiqəyə başa vurur.
Peyk planetin arxasındakı kölgədən çıxdıqda parlaq yanan lampa kimi görünür. SOnra planetin qarşısından keçib, onun kölgəsinə daxil olur. Bu zaman peykin tutulması baş verir. Astronom müşahidələr nəticəsində müəyyənləşdirdi ki, peykin tutulmaları müntəzəm baş vermir. Yerin orbitdəki birinci vəziyyətindən başlayaraq hesablamalar aparılarsa, beş aydan sonra peyk Yupiterin kölgəsindən çıxmaqla 22 dəqiqə gecikir. Bu halda Yer öz orbitinin ikinci vəziyyətində olur. Astronom bu gecikməni belə izah etdi:işıq ikinci vəziyyətdə yerə gəlib çatması üçün onun orbitinin diametri qədər əlavə yol getməlidir. Yer orbitinin diametri qədər əlavə yol getməlidir. Yer orbitinin diametri təqribən 300000000 km-ə bərabərdir. Müşahidələrə əsasən, Ryomer işığın vakuumdakı sürətini hesabladı: c=D/t-3·300000000 km /1320 san=~270000 km/san. Daha sonra işığın sürətini Ceyms Bradley işığın aberrasiyasını müşahidə edərkən (c=308000 km/san) və Arman Fizo təyin etmişlər. Fizo təcrübəsində işıq dəstəsi fırlanan dişli çarx üzərinə yönəldilir. Çarxın fırlanma sürəti elə seçilir ki, dişlər arasından keçən işıq dəstəsi güzgüdən qayıtdıqda dişlər arasındakı yarığın yerini qonşu diş tutsun. Çarxın fırlanma sürətini və çarxla güzgü arasındakı məsafəni bilərək işığın sürətini 315300 km/san kimi təyin etmək olur. Jan Fuko dişli çarx əvəzinə sürətlə fırlanan çoxüzlü güzgü götürərək işığın sürəti üçün 298000 500 km/san qiyməti almışdır. İşığın sürətinin daha dəqiq qiymətini – 299796 km/san+4 km/san 1926 ildə Albert Maykelson tapmışdır. Elektomaqnit dalğasınin mühitdə yayılma surəti tezlikdən asılı olduğuna görə işığın mühitdə yayılması faza sürəti və qrup sürəti ilə xarakterizə olunur. İşığın sürəti radiolokasiya, kosmik uçuşların idarə edilməsi və s.-də rolu böyükdür.
Boşluqdakı işığın sürətinin, bir şəraitdə işığın sürətinə nisbətinə "işığın sınma əmsalı" deyilir. Yəni əgər şəraitin sınma əmsalı 2-dirsə, işığın şəraitdəki sürəti, boşluqdakı sürətinin yarısıdır.
Fərqli şəraitlərin sınma əmsalları aşağıdakı kimidir:
İşığın tam daxili qayıtması — işıq optik sıx mühitdən optik seyrək mühitə keçdikdə düşmə bucağının müəyyən αlim<90° qiymətində sınma bucağını β≥90° olması və tamamilə düşdüyü mühitə qayıtması hadisəsidir. Limit bucağı sınma bucağının 90°-nə uyğun gələn düşmə bucağına deyilir.
İşığın sınma qanunu — düşmə bucağı sinusunun sınma bucağı sinusuna nisbəti ikinci mühitin birinci mühitə nisbətən sındırma əmsalına bərabərdir: sinα/sinβ=n2/n1. Onda sinαlim/sin90°=1/n1. Yəni, bu üsulla mühitin havaya(təqribən vakuuma)nisbətən sındırma əmsalını hesablamaq olar.
Mütləq sındırma əmsalı — vakuuma nisbətən sındırma əmsalıdır və işıq sürətinin mühitdə vakuuma nisbətən neçə dəfə azaldığını göstərir: n=c/v. Sındırma əmsalının (n) vahidi yoxdur.
Optik sıx mühit — sındırma əmsalı böyük olan mühitdir. Məsələn, işıq sudan havaya, şüşədən havaya keçdikdə tam daxili qayıtma baş verir. Nisbi sındırma əmsalı mütləq sındırma əmsallarının nisbətinə bərabərdir və sındırma əmsalı böyük olan mühitdə işığın sürəti kiçikdir. Güzgüdən qayıtmada işığın 100% qayıtmasına nail olmaq mümkün olmasa da, tam daxili qayıtmada buna nail olmaq mümkündür və optik cihazqayırmada bundan istifadə olunur.
Abbe Refraktometr — maye və bərk mühitlərin sınma əmsalını ölçmək üçün vizual optik cihazdır. Onun fəaliyyəti işığın kiçik sınma əmsalı n 1 mühitdən böyük sınma əmsalı n 2 mühitə yayılması zamanı tədqiq olunan qeyri-şəffaf mühit halında tam daxili əks olunma, ya da şəffaf mühitlər halında (tədqiq olunan və məlum) müstəvi ayrılma hüdud sınma bcağının ölçülməsinə əsaslanır. Hər iki üsulda sınma qanunu istifadə olunur. n1 sin i 1 = n 2 sin i 2 (i1 düşmə bucağı, i 2 sınma bucağı). Abbe refraktometr iki düzbucaqlı şüa prizmadan sınma əmsallı n2 = 1,7 (natriumun sarı xətti ʎd = 589,3 nm) üçün prizması cilalanmış hipotenuz tərəfli və tutqunlaşdırılmış hipotenuz tərəfli köməkçi açılan prizmadan 2, müşahidə borusu, hesablama şkalası, xüsusi kompensatordan 6 ibarətdir.
İRF-22 refraktometrinin optik sxemi
Tədqiq olunan mayelər prizmanın hipotenuz tərəfləri arasındakı aralıqda (0,1 mm ətrafında) yerləşdirilir. Bərk şəffaf nümunələr bir cilalanmış müstəvi tərəfə malik olmalıdır, yan tərəflərdən biri isə cilalanmış tərəfə perpendikulyar olmalıdır. Nümunələrə cilalanmış tərəflə ölçü prizmasının hipotenuz tərəfinə sıxlırlar (açılmış köməkçi prizmalar zamanı), onlar arasındakı aralığa (deşiyə(isə sınma əmsalı nə olan immersiya mayesinin damcıları daxil edilir ki, onun n1 < nə < n2 (adətən nə= 1,66 olan monobromnaftalin) şərti ödənilsin. Şəffaf maye mühitlərinin ölçülməsində işıq, mühitin ayrılması sərhəddində köməkçi prizmanın kiçik katetindən keçərək istiqamətlənir (keçən işıqda ölçmə), qeyri-şəffaf mühit halında isə prizmasıının tutqun tərəfi onun böyük kateti (əks olunan işıqda ölçmə) işıqlandırılır. Borunun görmə sahəsində işıqlı və tutqun sahələrin ayrılma xəttlərinin çarpaz birləşməsində şkalada bilavasitə n-nin qiyməti hesablanır.
Düzünə baxışın iki dispersiya prizmasından ibarət kompensator (Amiçi prizması) prizmaların əks istiqamətli fırlanması ilə ölçü prizması və nümunənin dispersiyasının müvazinətlənməsinə və ağ işıq mənbəyinin istifadə olunması ilə n2 qiymətini ölçməyə imkan verir. İRF-22 refraktometri üçün keçən işıq n-nin ölçülmə həddi 1,3–1,7, əksolunmada-1,3–1,57; ölçmə dəqiqliyidir.
