Lazer va ularning turlari

11-sinf fizika darsligi asosida 38-mavzu: lazer va ularning turlari Lazer nima? Lazer deb ataluvchi optik kvant generatorlarining paydo bo'lishi fizika fanining yangi sohasi - kvant elektronikasining ulkan yutug'idir. Lazer deganda, juda aniq yo'naltirilgan kogerent yorug'lik nurining manbayi tushuniladi. Lazer so'zining o'zi inglizcha «majburiy tebranish natijasida yorug'likning kuchaytirilishi» so'zlaridagi birinchi harflaridan olingan («Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation»). Birinchi kvant generatorlari rus fiziklari N. Basov, A. Proxorov va amerikalik fizik Ch. Tauns tomonidan yaratilgan (ushbu sohadagi ishlari uchun 1964-yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'lishgan). Bunday generatorlarning ish prinsipini tushunish uchun nurlanish jarayoni bilan batafsilroq tanishaylik. Atomning majburiy nurlanishi. Oldingi mavzuda qayd etilganidek, atom asosiy holatda bo'lganida nurlanmaydi va unda cheksiz uzoq vaqt davomida turadi. Ammo atom boshqa ta'sirlar natijasida uyg'ongan holatga o'tishi mumkin. Odatda, atom uyg'ongan holatda uzoq bo'lmay, yana qaytib, asosiy holatga o'tadi va bunda energetik sathlarning farqiga teng energiyali foton chiqaradi. Bunday o'tish o'z-o'zidan ro'y bergani uchun chiqariladigan nurlanish spontan nurlanish deyiladi va chiqarilgan nurlar kogerent bo'lmaydi. Ammo A.Eynshteynning ta'kidlashicha, bunday o'tishlar nafaqat o'z-o'zidan balki majburiy ham bo'lishi mumkin. Bunday majburiy o'tish uyg'ongan atom yonidan o'tayotgan foton ta'sirida ro'y berishi mumkin (7.2-rasm) Natijada atom uyg'ongan holatdan asosiy holatga o'tishida chiqariladigan foton, bu o'tishni vujudga keltiradigan foton bilan bir xil bo'ladi. Boshqacha aytganda, har ikkala foton ham bir xil chastotaga, harakat yo'nalishiga, fazaga va qutblanish yo'nalishiga ega bo'ladi. Rus fizigi V. Fabrikant majburiy nurlanish yordamida yorug'likni kuchaytirish usulini taklif qildi. Bu usulning mohiyatini tushunish uchun quyidagi misolni ko'raylik. Ayrim moddalarning atomlarida shunday uyg'ongan holatlar mavjudki, atomlar bu holatlarda uzoq vaqt davomida bo'lishi mumkin. Bunday holatlar metastabil holatlar deyiladi. Metastabil holatlar bilan yoqut kristali misolida batafsil tanishaylik. Yoqut lazeri. Yoqut kristali aluminiy oksid Al2 O3 dan iborat bo'lib, Al ning ba'zi atomlari o'rnini xromning uch valentli Cr 3+ ionlari egallagan bo'ladi. Kuchli yoritilish natijasida xrom atomlari 1 asosiy holatdan 3 uyg'ongan holatga majburiy ravishda o'tkaziladi (7.3-rasm). Xrom atomining uyg'ongan holatda yashash davri juda kichik (10-7s) bo'lganligi uchun u yoki spontan ravishda (o'z-o'zidan) 1 asosiy holatga o'tishi yoki nurlanishsiz 2 holatga o'tishi (metastabil holat) mumkin (7.3-rasm). Bunda energiyaning ortiqcha qismi yoqut kristalining panjarasiga beriladi. 2 holatdan 1 holatga o'tishning tanlov qoidalariga muvofiq man qilinganligi xrom atomlarining 2 holatda to'planishiga olib keladi. Agar majburiy uyg'otish juda katta bo'lsa, 2 holatdagi atomlarning konsentratsiyasi 1 holatdagidan juda katta bo'lib, 2 holatda elektronlarning juda zich joylashuvi ro'y beradi (7.4-rasm). Agar yoqutga xrom atomining metastabil holati (E2 ) va asosiy holati (E1 ) energiyalarining ayirmasiga teng, E2 ...