Ilmiybaza.uz "HE-NE LAZERI" mavzusida tayyorlagan KURS ISHI Ilmiybaza.uz He-Ne lazeri Mundarija: Kirish...........................................................................................................3 1) Lazerlar haqida umumiy ma'lumot.......................................................................................................5 2) Geliy-neon lazeri......................................................................................8 3) Yorug‘likning majburiy kombinatsion sochilishi.....................................18 Xulosa..........................................................................................................23 Foydalangan adabiyotlar...........................................................................25 Ilmiybaza.uz K I R I S H Mustaqil O’zbekiston Respublikasida 1997 yili 29 avgustda tasdiqlangan “Ta’lim to’g’risida ” va “Kadrlar tayyorlash milliy dasturi” to’g’risidagi qonunlarini hayotga tadbiq etish mamlakatda tub islohotlarga olib keldi. U jamiyat ta’lim- tarbiyasiga mas’ul muassasalar oldiga xar tomonlama etuk barkamol avlodni etishtirishdek ulkan vazifani yukladi. Barkamol avlodni tarbiyalash ta’limtarbiya muassasalari tizimiga, u tizimda foydalanilayotgan o’quv dasturlari va o’quv rejalariga, shu dastur va rejalarga mos bo’lgan ta’lim-tarbiya vositalari va ular bilan ta’min etilganlik darajasiga bog’liqdir. Ta’lim-tarbiya vositalari orasida jaxon talab darajasida tayyorlangan o’quv darsliklari va qo’llanmalari alohida ahamiyatga egadir. Zamon talabi darajasida daslik va qo’llanmalar yaratish O‟zbekiston o‟quv muassasalari oldiga qo’yilgan eng dolzarb masalaga aylandi. Ushbu dolzarb masala ta’lim tizimining barcha jabhalariga ham bir hil taalluqlidir. Ushbu masalani hal etish maktab, kollej, listey va oliy yurtlari o’qituvchilari, ilmiy-tadqiqotlari xodimlari zimmasiga tushadi. Oliy o’quv yurtlari talabalariga mo’ljallangan maqbul o‟quv qo’llanmalar yaratish ham zikr etilgan dolzarb masalaning tarkibiy qismi hisoblanadi. «Lazer fizikasi» fanidan o’quv qo’llanmasini yaratiga qo’l urildi. Demak, universitet talabalari uchun shu kungacha o’zbek tilida mavjud bo’magan «Lazer fizikasi» o’quv qo’llanmasini yaratish dolzarb masala tarkibidagi ishdir. «Lazer fizikasi» fanidan o’quv qo‟llanmasini tayyorlashda Davlat Ta’lim standarti (DTS), o’quv dasturi va rejasi asos qilib olindi. Bu sohadagi ilmiy, o’quv adabiyotlari, turli anjuman materiallari va internet materiallari tahlil etildi. Natijada fan dasturi tuzilib, qo’llanma mundarijasi shu dastur asosida shakllantirildi. Demak, davlat meyoriy xujjatlari va mavjud ilmiy va o’quv ta’lim-tarbiya vositalari izlanish ishi (qo’llanma yaratish faoliyati) ning ob’ekti hisoblanadi. Mavzuning dolzarbligi: Amaliy hayotda lazerlarning o’rni hamda hozirgi zamon texnologiyalarining ishlashida lazerlarning ahamiyatini o Ilmiybaza.uz Mavzuning maqsadi- tаlаbаlаrdа, bo’lаjаk fizikа o’qituvchisigа zаrur bo’lgаn dаrаjаdа lazerlarda sodir bo’lаdigаn hodisalar vа ularning turlаri, moddаning fizik хussusiyatlаri hаmdа mаkroskopik sistemаlаrning turli аgregаt holаtlаrdаgi fizik хossаlаri (аlohidа jism vа mаydonlаr uchun) hаqidа fenomenologik bilim, ko’nikmа vа mаlаkа shаkllаntnrishdir. Mavzuning vаzifаsi - tаlаbаlаrgа laser fizikasigа doir аmаliy mаshg’ulotlаridа o’zlаshtirilgаn bаrchа mаvzulаr bo’yichа mаsаlаlаr yechish, hisoblash ishlаrini bаjаrib, ulаrgа doir hulosаlаr chiqаrа olish, fizikаviy qonuniyatlаri munosаbаtlаrini to’g’ri аniqlаsh kаbi vаzifаlаrni o’rgаtishdаn iborаt. Mavzuning ilmiylik ahamiyati-biz bilamizki lazer nuri yuzaga kelishi uchun energitik sathlarda oʻtishlar amalga oshishi kerak yaʼni 3-sathdan 2-sathga oʻtishi va yana takrorlanishi kerak, shu holatlarni amalga oshirish uchun kuchaytirgichlardan foydalanish kerak. 1. Geliy-neon lazeri Geliy-Neon lazerlari quvvati bir necha o’n millivattga teng monoxromatik yaxshi dasta nurlantiradi, impulsli va uzluksiz rejimlarda ishlaydi, tuzilishi sodda va ishlatilishi qiyosan bexatardir. Bunday lazerlar spektrning ham ko’rinuvchan, ham infraqizil sohalarida nurlanish hosil qiladi. Ular nurlanishning to’lqin uzunligi spektrning ko’rinuvchi sohasida uning qizil qismiga (l=632,8 nm) to’g’ri kelib, spektrning infraqizil sohasida esa to’lqin uzunligi 1150 va 3390 nm ga teng. Bunday Ilmiybaza.uz turdagi asboblar laboratoriyada qo’llaniladigan lazerning keng tarqalgan turi bo’lib qoldi, bunda nurlanishning parametrlariga qo’yilgan talablar yuqorida ko’rsatilgan shartlar bilan cheklanadi. Geliy-Neon lazerining prinspial chizmasi (2-rasmda ko’rsatilgan). Bu erda 1-diametri bir necha millimetr va uzunligi bir necha o’n santimetrdan 1,5 m gacha va undan ortiq bo’lgan gaz razryad shisha trubkasi. Trubkaning ko’ndalang yoqlari trubka o’qiga Bryuster burchagi hosil qilib joylashgan yassi parallel shisha yoki kvars plastinkalar bilan yopilgan. Bu plastinkalarning trubka o’qi bo’yicha tarqalayotgan hamda plastinkalarda yorug’lik tushish tekisligida qutblangan nurlanish uchun qaytarish koeffitsiyentlari nolga teng. 1-rasm. Geliy va neon lazerning prinsipial chizmasi Geliyning trubkadagi bosimi taxminan 1 mm sim. ust. ga, neonning bosimi esa 0,1 mm sim. ust. ga teng. Trubkada past voltli manba yordamida qizdiriladigan 2 katod va silindrsimon bo’sh 3 anod bor. Trubkadagi anod bilan katod o’rtasiga 12,5 kV gacha kuchlanish ulanadi. Trubkaning razryad toki bir necha o’n milliampermetrga teng. Geliy - noyen lazerining razryad trubkasi 4,5 ko’zgular o’rtasiga qo’yiladi. Odatda sfera shaklida ishlangan bu kuzgalar ko’p qatlamli dielektrik qoplamali qilib yasalib, bu qoplamalarning qaytarish koeffitsiyenti katta qiymatlarga ega bo’lib, yorug’likni qariyib yutmaydi. Bir ko’zguning o’tkazishi odatda 2% ga teng, ikkinchisiiki esa 1% dan kam bo’ladi. Neon sathlarining invers bandligini ta‘minlaydigan jarayonlarini qisqacha muhokama qilaylik. 2-rasmda neon atomining energetik sathlarining soddalashtirilgan chizmasi ko’rsatilgan. (o’ng tomonda). To’lqin uzunligi 632,8 va 1150 nm ga teng bo’lgan nurlanishga Е3 → E1 va E2 → E1 o’tishlar mos keladi. Ilmiybaza.uz Gaz-razryad plazmasining elektronlari bilan to’qnashish natijasida atomlarning bir qismi uyg’onadi, bu hol 3-rasmda vertikal uzun-uzun strelkalar bilan ko’rsatilgan. Razryadning ma‘lum rejimlarida Е2 va Е1 sathlarning invers bandligi uchun bu jarayon etarli bo’ladi. Lekin l=632,8 ва l=3390 nm to’lqin uzunliklariga mos keladigan o’tishlar bo’ladigan Е3,E1 va Е3,Е4 sathlar invers ravishda bandlanmagan bo’ladi. 2-rasm. Geliy va neon atomlarining energetik sathlari. Agar razryad trubkasiga geliy kirgizsak, ahvol butunlay o’zgaradi. Geliy 3- rasmning chap tomonida ko’rsatilgan uzoq yashovchi (metastabil) ikki Е3', E2' holatga ega, bu holatlar elektronlar bilan to’qnashish vaqtida uyg’onadi va ularning yashash vaqti katta bo’lgani sababli geliyning metastabil atomlarining razryaddagi konsentratsiyasi katta boladi. Geliyning metastabil holatlarining E3', E2' energiyalari neonning E2, E3 energiyasiga yaqin, bu hol geliy bilan neon to’qnashganda uygonish energiyasining geliydan neonga uzatilishi uchun qulaydir. Bu jarayonlar gorizontal punktir strelkalar yordamida simvolik ravishda ko’rsatilgan. Natijada Е3, Е2 sathlarda joylashgan neon atomlarining konsentratsiyasi keskin ortadi, E2 va E3 sathlar invers ravishda bandlanadi, Е2 va Е1 sathlarning bandliklar farqi esa bir necha marta ko’payadi. Demak, neonga geliyning (taxminan 5:1-10:1 munosabatda qo’shilishi Geliy-neon lazerlaridagi generatsiya uchun juda muhim. Ilmiybaza.uz Aniq miqdoriy tekshirishlar geley-neon lazeri nurlanishining ( =632,8 nm) fazoviy kogerentlik darajasi (12 birga yaqin ekanligini ko’rsatadi. Masalan, dastaning ko’ndalang kesimidagi intensivligi o’qdagi maksimal intensivliklikning 0,1% iga teng bo’lgan nuqtalar uchun oqimning kogerent bo’lmagan 1- 12 taxminan 10-3 ga teng bo’lib, o’qdagi nuqtalar uchun taxminan 10-5 ga teng Hisoblar lazer nurlanishining kogerent bo’lmagan qismining qiymatlari yuqorida ko’rsatilganidek bo’lishiga uning aktiv muhitdagi spontan chiqarish sababchi ekanligini ko’rsatadi. Geliy–neon lazeri yuqori darajada kogerent bo’lgani tufayli turli xil interferensiya va difraksiya hodisalarini teshirishda qo’llanilishi kerak bo’lgan uzluksiz monoxromatik nurlanishning juda yaxshi manbai bo’lib, bunday tekshirishlarni oddiy yorug’lik manbalari bilan o’tkazish uchun maxsus apparaturadan foydalanish zarur bo’lar edi. Geliy-neon lazerlarining turli xildagi variantlari biologik tekshirishlarda, lazerli aloqa sistemalarida, golografiyada, mashinasozlikda, tabiiyot va texnikaning boshqa ko’p sohalarida keng qo’llaniladigan bo’ldi. 2. Lazerlar haqida umumiy ma’lumot Spektrning optik qismida ishlatiladigan yorug’lik manbalarining nurlanishi kogerent bo’lmaydi, masalan, manbaning butun nurlanishi uning atomlari, molekulalari, ionlari, erkin elektronlari kabi mikroskopik elementlari chiqarayotgan va o’zaro kogerent bo’lmagan oqimlardan tashkil topgan bo’ladi. Gaz razryadining yorug’lanishi, su‘niy va tabiiy manbalarning issiqlik nurlanishi, turli usulda uyg’otilgan lyuminessensiya kogerent bo’lmagan nurlanishga misol bo’la oladi. XX asrning 60 yillari boshida boshqa tipdagi yorug’lik manbalari yaratilgan bo’lib, ular optik kvant generatorlari (OKG) yoki lazerlar deb ataladi. Kogerent bo’lmagan manbalardagiga qarama-qarshi ravishda kvant generatorning bir-biridan mikroskopik masofalarda bo’lgan qismlaridan chiqayotgan elektromagnitik to’lqinlar o’zaro kogerent bo’ladi. Bu jihatdan kvant generatorlari kogerent radio to’lqinlari manbalariga o’xshash bo’ladi. Nurlanishning kogerentligi optik kvant generatorlarining qariyib hamma xususiyatlarida ko’rinadi. Nurlanishning to’la energiyasi bundan istisno bo’ladi, Ilmiybaza.uz chunki bu energiya kogerent bo’lmagan manbalardagi kabi dastavval uzatilayotgan energiyaga bog’liq bo’ladi. Lazerlarning nurlanishi kogerentligi bilan bog’langan ajoyib xususiyati shundan iboratki, energiya vaqt davomida, spektrda, fazoda tarqalish yo‗nalishlari bo’yicha konsentratsiyalanadi. Ba‘zi kvant generatorlarining nurlanishi yuqori darajada monoxromatik bo’ladi. Boshqa lazerlar davom etish vaqti 10-12 s ga teng bo’lgan juda qisqa impulslar chiqaradi; shuning uchun bunday nurlanishning oniy quvvati juda katta bo’lishi mumkin. Lazerlarning yaratilishi insoniyat ilmiy-texnik taraqqiyotining o’lkan yutuqlaridan biri desa bo’ladi. Lazerlar yaratilishining boshlanishi 1916 yilga borib taqaladi. Usha yili buyuk fizik olim A.Eynshteyn birinchi bo’lib, majburiy nurlanish tushunchasini kiritdi, va nazariy yo’l bilan majburiy nurlanish uni majburlovchi nurlanishga kogerentligini (mosligini) ko’rsatadi. 1930 yilda P.Dirak o’zi tomonidan yaratilgan nurlanishning kvantomexanik nazariyasi asosida majburiy nurlanish va uning kogerentlik xususiyatlarini chuqurroq va aniqroq taxlil qilib, tushuntirib berdi. Lekin bu lazerning yaratilishi uchun yetarli emas edi. 1930 yildan boshlab optik spektroskopiya sohasida ko’plab ilmiy-tadqiqot ishlari boshlanib ketdi. Bu izlanishlar natijasida atomlar, molekulalar, ionlarning energetik sathlari haqida ko’plab ma‘lumotlar olindi va keyinchalik turli lazerlarning yaratilishida ishlatildi. Bu ishlarga S.E.Frish va V.A.Fabrikant kabi Rossiya olimlari ham o’z hissalarini qo’shishdi. 1939 yilda V.A.Fabrikant birinchi bo’lib, yorug’lik nurining majburiy nurlanish xisobiga kuchayishining imkoniyati borligini aytdi. 1951 yilning yozida, u o’zining xodimlari bilan majburiy nurlanish yordamida elektromagnit nurlanishni (ultrabinafsha, ko’rinuvchi, infraqizil va radioto’lqinlar sohasida) kuchaytirish uslubi uchun avtorlik guvoxnomasini olishga taklif berishgan. Bu takliflarida lazerlarning faol muhitini yaratishning asosiy g’oyalari bayon etilgan edi. Lekin optik kuchaytirish g’oyalaridan tashqari, uni amalda bajarish va nixoyat kogerent nurlarning xosil qilish uchun o’ziga xos teskari bog’lanishli optik rezonator bo’lishi Ilmiybaza.uz kerak edi. Usha yillarda fanning optika bo’limida optik soha uchun rezonatorlar o’ylab topilmagan edi. Kvant elektronikasi yoki lazerlar fizikasining rivojlanishida radiofizikanig bo’limi bo’lgan radiospektroskopiya muhim omil bo’ldi. Uning keskin rivojlanishi 1940 yillardan boshlanib, ilmiy izlanishlar yo’nalishi atom va molekula spektroskopiyasidan tashqari vaqt va chastotaning, ya‘ni o’ta yuqori chastota (O’YUCH) standartlarini yaratilishga bag’ishlangan edi. Bu ilmiy izlanishlar natijasida 1950 yillarning boshlarida bir-birlaridan mustaqil ravishda N.G.Basov, A.M.Proxorov (FIAN, Rossiya) va Ch.Tauns (AQSH, Kolumbiya universiteti) tomonidan majburiy nurlanish g’oyalaridan amalda foydalanib, ammiak molekulasida ishlovchi molekulyar kuchaytirgich va generator (Mazer) yaratildi . Mazer (Maser - microwave amplification by stimulated emission of radiation) - ingliz so’zlaridagi bosh harflardan tashkil topgan va mazmuni mikroto’lqinni majburiy nurlanish hisobiga kuchaytirishdir. Shu ishlari uchun ular 1964 yili Nobel mukofotining sovrindori bo’lishdi. Kvant elektronikasining rivojlanishi elektromagnit to’lqinning yangi, infraqizil va ko’zga ko’rinuvchi sohalarida kogerent nurlanish olishga yo’naltirildi. Dunyoning ko‗p ilmiy laboatoriyalarida lazerlar yaratish ustida ish boshlab yuborildi. Bu ishlarning rivojlanishida A.M. Proxorovning kvant qurilmalarida ochiq optik rezanotor sifatida Fabri-Pero ( etaloni) interferometrini qo’llash g’oyasi hal qiluvchi omil bo’ldi. Birinchi gazli lazer (Laser – light amplification by stimulated emission of radiation – ya‘ni yorug’likni majburiy nurlanish hisobiga kuchaytirish demakdir) 1961 yilda neon va geliy aralashmasida yaratildi. Uzluksiz ish holatida infraqizil sohada to’lqin uzunligi 1,15 mkm bo’lgan kogerent nurlanish berdi. 1962 yilda geliy-neon lazerlarida ko’zga ko’rinadigan sohada, 0,63 mkm to’lqin uzunlikli, qizil rangli kogerent nurlanish hosil qilindi. Shundan beri geliy–neon lazeri takominllashib kelinmoqda. Ilmiybaza.uz Muhit atomlarining qandaydir ikki holati energiyalarining Em-En ayirmasiga mos bo’lgan chastotali yassi to’lqin shu muhitda tarqalayotgan bo’lsin. Nurlanishning oqimi Buger qonuniga muvofiq o’zgaradi, bunda yutish koeffitsiyenti (1) munosabat bilan aniqlanadi: bu erda аmn - Eynshteyn koeffitsiyenti, gm, gn - va Nm, Nn lar - m,n holatlarning statistik og’irliklari va balandliklari. (1) dagi Nn/gn va Nm/gm hadlar mos n→m va m→n o’tishlarning ulushlarini ko’rsatib, bu o’tishlarda fotonlar yutiladi va induksiyalangan ravishda chiqariladi. Muhitning hajm birligida yutilgan quvvatni quyidagicha ifodalash mumkin: (2) bu yerda u( ) va I( ) energiyaning va oqimning spektral zichliklari (1 sm3 dа). Agar nurlanish tarqalayotgan muhit termodinamik muvozanatda bo’lsa, Bolsman prinsipiga muvofiq bo’ladi va demak, bo’ladi. Bu hol nurlanishning yutilishiga mos keladi. Agar biror usul yordamida Nm/gm>Nn/gn bo’ladigan sharoitlarni amalga oshirsak, koeffitsiyent o’z ishorasini o’zgartirib, manfiy kattalik bo’lib qoladi. Bu holda muhitda tarqalayotgan energiya oqimining zichligi termodinamik muvozanat holidagi kabi kamaymasdan, balki ortib boradi. Boshqacha aytganda, induksiyalangan nurlanish natijasida yorug’lik oqimiga qo’shilgan fotonlarning soni oqimdan teskari (n→m) o’tishlarda atomlarning uygonish uchun olingan fotonlarning sonidan katta bo’ladi. Atomlar konsentratsiyalarining Nm/gm>Nn/gn tengsizlikka mos bo’lgan munosabati m, n energetik sathlarning invers bandligi deyiladi. Energetik sathlari invers bandlikka ega bo’lgan va o’zida tarqalayotgan nurlanishni kuchaytiradigan muhit aktiv muhit deb ataladi. Gaz razryadda sathlarning invers bandligini ba‘zi ximiyaviy reaksiyalar, optik uyg’otish va hokazolar yordamida hosil qilish mumkin. Majburiy o’tishlar natijasida vujudga kelgan elektromagnitik to’lqinlar bu o’tishlarga sababchi bo’lgan to’lqin bilan kogerent bo’ladi. Xususan, atomlar bilan o’zaro Ilmiybaza.uz ta‘sirlashuvi maydon yassi monoxromatik to’lqin bo’lsa, u holda majburiy ravishda chiqarilgan fotonlar ham shunday chastota, qutblanish, faza va tarqalish yo’nalishiga ega bo’lgan yassi monoxromatik to’lqinni tashkil qiladi. Majburiy chiqarish (yutish kabi) natijasida faqat tushayotgan to’lqinning amplitudasi o’zgaradi. Yuqorida aytilganlarni majburiy chiqarish nurlanishni uning boshqa xarakteristikalarini o’zgartirmay kuchaytiradi, majburiy yutish esa susaytiradi degan fikrning boshqacha shaklda aytilgani deb hisoblash mumkin. Lekin optik kvant generatorlari nurlanishning xususiyatlarini tushunish uchun tushayotgan to’lqin bilan majburiy o’tishlar natijasida chiqarilayotgan «ikkilamchi» to’lqinlarning kogerentligi to’g’risidagi tasavvurlarga asoslansak manbadan ma‘lum bir yo’nalishda tarqaluvchi quvvatli nurlanish olish uchun zarur bo’lgan fazoviy sinfazlik shartini majburiy chiqarish jarayonida amalga oshirish mumkinligi ko’rinadi. Haqiqatdan ham, fazoning har xil nuqtalarida joylashgan atomlar chiqarayotgan to’lqinlarning boshlang’ich fazalari mos yo’l farqini kompensatsiyalaydigan bo’lsa, bunday to’lqinlar kuzatish nuqtasida sinfazali ravishda qo’shiladi. Yuqorida muhokama qilingan va majburiy o’tishlar bilan bog’langan kogerent nur chiqarishdan tashqari, muhit atomlari spontan o’tishlarda ham qatnashib, natijada bir-biri bilan hamda tashqi maydon bilan kogerent bo’lmagan to’lqinlar chiqarilishini yoddan chiqarmaslik kerak. Shunday qilib, aktiv muhitning nurlanishi har doim kogerent va kogerent bo’lmagan qismlarning aralashmasidan iborat bo’lib, ular o’rtasidagi munosabat, xususan, tashqi maydonning intensivligiga bog’liq bo’ladi. Oxirgi holni tushuntirish oson, chunki majburiy chiqarish jarayonida qatnashgan atomlar uyg’onish energiyasidan mahrum bo’ladi va, demak, spontan ravishda nurlantira olmaydi. Yuqoridagini batafsil analiz qilish majburiy o’tishlar ta‘sirida kogerent bo’lmagan spontan nurlanishning to’liq intensivligigina emas, balki uning spektral tarkibi ham o’zgarishini ko’rsatadi. Ilmiybaza.uz Energetik sathlari invers ravishda bandlangan muhitning yorug’likni kogerent kuchaytirishi bunday muhitdan monoxromatik nurlanishning yo’naltirilgan oqimi hosil qilish uchun foydalanish imkoniyatini belgilab berdi. Fabrin-Pero interferometrlarida qo’llaniladigan ko’zgularga o‗xshash ikki ko’zgu o’rtasiga qo’yilgan aktiv muhit yorug’likni qanday nurlantirishini ko’raylik (1- rasm). 3- rasm. Optik kvant generatorining prinsipial chizmasi Bunday sistemani aktiv optik rezonator deb aytish qabul qilingan. A nuqtadagi uyg’ongan atom invers balandlikka ega bo’lgan sathlar o’rtasidagi spontan o’tish natijasida to’lqin chiqargan bo’lsin. To’lqin aktiv muhitda o’tadigan yo’l qancha katta bo’lsa, to’lqin shuncha kuchayadi. Rezonator o’qiga perpendikulyar bo’lgan yo’nalishlarda kuchaytirish eng kam bo’ladi. Boshqa yo’alishlarga birmuncha ko’proq yo’l mos keladi va demak, birmuncha ko’proq kuchaytirish mos keladi. (1-rasmda) bunday hol kuchaytirilayotgan yorug’lik oqimidagi strelkalarning sonini ko’paytirish bilan sxematik ravishda ko’rsatilgan. Kuzgudan qaytgandan keyin to’lqin yana aktiv muhitda tarqaladi va uning amplitudasi o’sib boradi. Keyin to’lqin qarama-qarshi turgan ko’zguga etadi, undan qaytadi va aktiv muhitda ko’chayishda davom etadi, shundan so’ng aytib o’tilgan sikldagi hamma bosqichlar takrorlanadi va rezanatordagi to’lqinning energiyasi ortib boradi. Aktiv muhit tomonidan kuchaytirilishdan tashqari, rezonator ichidagi to’lqinning amplitudasini kamaytiradigan qator faktorlar ham ta‘sir qiladi. Rezonator Ilmiybaza.uz ko’zgularining qaytarish koeffitsiyenti birga teng emas. Uning ustiga nurlanishni rezonatordan chiqarish uchun ko’zgulardan hech bo’lmaganda bittasi qisman shaffof qilib yasaladi. Bundan tashqari, nurlanish rezonator o’qi bo’ylab tarqalayotganda nurlanish oqimining energiyasi oqimning difraksiyasiga, rezonatordagi muhitda sochilishiga va hokozalarga ham sarflanadi. Energiyaning bunday isroflarini ko’zgular uchun ularning haqiqiy r qaytarish koeffitsiyentidan kichik bo’lgan reff effektiv qaytarish koeffitsiyentini kiritib hisobga olish mumkin. Agar to’lqinning L yo’ldagi kuchayishi uning ko’zgulardan qaytgandagi energiya isroflarining yig’indisidan katta bo’lsa, har bir yugurishdan so’ng to’lqinning amplitudasi borgan sari kattaroq bo’ladi. To’lqin energiyasining u( ) zichligi kuchaytirish koeffitsiyentining kattaligi to’yinish effekti natijasida ancha kamayadigan bo’lguncha to’lqin kuchayaveradi. Statsionar holat muhitdagi kuchayishning energiya isroflari yig’indisi bilan raso kompensatsiyalanish shartiga mos keladi. Shunday qilib, lazerlardan nurlanishni generatsiya qilish masalasida to’yinish effekti prinsipial ahamiyatga ega. Nurlanishning yo’naltirilgan oqimini generatsiyalash imkoniyatini belgilaydigan miqdoriy munosabatni quyidagi mulohazalar asosida topish mumkin. Aktiv muhitdagi biror А nuqtada vujudga kelgan va spektral zichligi I0 bo’lgan nurlanish oqimi rezonator o’qi bo’ylab yo’nalib, o’ng tomondagi ko’zguga borayotib kuchayadi, undan qaytadi va chap ko’zgudan qaytgandan so’ng o’zining dastlabki yo’nalishida tarqalib, yana А nuqtadan o’tadi. Shunday qilib, nurlanish rezonatori tarqalishining bir siklida 2L ga teng yo’l bosib o’tadi. Agar energiya hech isrof bo’lmasa, oqim I0 exp[2 ( )L] ga teng kattalikkacha kuchayishi kerak, bu yerda ( ) - kuchaytirish koeffitsiyenti. Lekin ko’zgularning effektiv reff qaytarish koeffitsiyenti orqali hisobga olingan energiya isroflari natijasida energiya oqimining rezonatordagi bir sikl tarqalishidan keyingi zichligi ifoda bilan aniqanadi. Shuning uchun rezonatorda nurlanish generatsiya qilish imkoniyati to’g’risidagi masalaning Ilmiybaza.uz > >1 (3) shartga keltiriladi. Bu yerda - kuchaytirish koeffitsiyentining intensivliklar kichik bo’lgandagi, ya‘ni to’yinish effekti hisobga olinmagan holdagi qiymati (to’yinmagan kuchaytirish koeffitsiyenti). (3) munosabat tenglikka aylanganda generatsiyaning bo’sag’a shartlariga erishilgan bo’ladi. Yuqorida aytilganlarga mos ravishda generatsiyaning statsionar quvvati quyidagi shart bilan aniqlanadi: (4) bu munosabatni potensirlab, (5) shartlarni topamiz. (4) yoki (5) shartlar statsionar generatsiya shartlari deyiladi. Yuqorida kiritilgan f kattalik energiyaning nisbiy isroflari yoki qisqacha isroflar deyiladi. Ba‘zan f kattalik o’rniga rezonatorning aslligi deb ataladigan Qr kattalikdan foydalaniladi. Tebranuvchi sistemaning asilligi deb, sistemada jamg’arilgan energiyaning sistemadan tebranishning bir davrida chiqayotgan energiyaga nisbatiga aytiladi. Optik rezonatorlarda yuqorida aytilgancha ta‘riflangan asllik f isroflarga (6) munosabat orqali bog’langan, bu yerda q – rezonatorning L uzunligida joylashgan yarim to’lqinlar soni. Spontan nurlanishning aktiv rezonatorda kuchaytirilishi va nihoyat, shu rezonatorning kogerent nurlari generatorlariga aylanishi avtotebranuvchi sistemalarda generatsiya o’z-o’zidan uyg’ongan vaqtda rivojlanib boradigan jarayonlarga juda o’xshashdir. Bunday sistemalarda tebranuvchi sistema bilan tebranishlarni ta‘minlab turgan energiya manbai o’rtasidagi musbat teskari bog’lanish muhim rol o’ynaydi. Induktiv musbat teskari bog’lanishning mohiyati Ilmiybaza.uz qiyosan sodda bo’lishini elektron lampali tebranish generatorida ko’rishimiz mumkin. Optik kvant generatorlarida ko’zguli rezonator nurlanish maydoni bilan uning energiya manbai- aktiv muhit o’rtasida musbat teskari bog’lanish vujudga keltiradi. Rezonatorning ko’zgulari tufayli yorug’lik oqimi aktiv muhitda ko’p marta tarqaladi (shu bilan u kuchayadi). Bu hol generatsiyaning o’z-o’zidan uyg’onishi hamda uni davom ettirish uchun zarur. Lekin rezonatorning lazer ishidagi vazifasi maydon energiyasining zichligini aktiv muhitda ko’paytirishdangina iborat bo’lmaydi. Yuqorida ko’rsatib o’tilgan o’xshashlikka asosan, avtotebranuvchi rejimning vujudga kelishi uchun teskari bog’lanish musbat bo’lishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, sistemada bo’lgan hamda teskari bog’lanish kanali orqali kelayotgan tebranishlar o’rtasida qat‘iy sinfazalik mavjud bo’lishi shart. Bundan ko’rinadiki optik kvant generatorlari fizikaning turli sahalarida paydo bo’lgan uchta asosiy g’oyaga asoslangan. Birinchi g‘oya Eynshteynga tegishli bo’lib, u kogerent bo’lmagan issiqlik nurlanishi nazariyasida majburiy chiqarish jarayoni mumkin ekanligini postulat qilib aytgan. Ikkinchi asosiy g‘oya muvozanatda bo’lmagan termodinamik sistemalardan foydalanish bo’lib, bu sistemalarda elektromagnitik to’lqinlar yutilmasdan, balki kuchayishi mumkin (V.A.Fabrikant, 1940 yil). Nihoyat, radiofizika sohasiga tegishli bo’lgan uchinchi g‘oya - kuchaytiradigan sistemani avtotebranuvchi sistemaga, ya‘ni elektromagnitik kogerent to’lqinlar generatoriga aylantirish uchun musbat teskari bog’lanishdan foydalanishdan iborat. Ilmiybaza.uz 3.Yorug‘likning majburiy kombinatsion sochilishi Yorug‘likning kombinatsion sochilishi 1962 yilda Vudbyorilar tomonidan kashf etilgan. Sochilgan yorug‘lik spektrida tushayotgan yorug‘likdan chastota bo‘yicha molekulalar ichidagi tebranishlarning chastotalariga teng kattaliklarga farq qiluvchi chiziqlar mavjudligi haqida gapirilgan edi. Kogerent bo‘lmagan nurlanish manbalariga xos bo‘lgan qiyosan kichik yoritilganliklar uchun kombinatsion sochilishning intensivligi juda kam: hattoki juda kuchli chiziqlar (benzol uchun va nitrobenzol uchun 1345 sm-1) uchun 1 sm3 ga sochilgan yorug‘lik oqimi uyg‘otuvchi oqimning qismini tashkil qiladi. Yoritilganlik 108-109 Vt/sm2 ga teng bo‘lganda (bunga quvvatli impuls, lazerlari yordamida erishish mumkin), sochilgan oqimning hissasi keskin o‘sadi va bir necha o‘n protsentga yetadi. Intensivlikning bunday ortishi kombinatsion sochilishning barcha chiziqlariga emas, balki intensivligi eng katta bo‘lgan chiziqlarigagina taalluqli bo‘ladi. Chastotalari ga teng birinchi tartibli chiziqlardan tashqari, yuqoriroq tartibli chiziqlar ( chastotalar) ham paydo bo‘ladi. Nihoyat, sochilish yaqqol ko‘rinadigan yo‘naltirilgan xarakterga ega bo‘ladi. Tajribaning chizmasi 20.5-rasmda ko‘rsatilgan. Lazer nurlanishining dastasi K sochuvchi modda orqali o‘tadi va С svetofiltr yordamida filtrlanadi, natijada ЕЕ i  1 992 / 2     cm c i    7 6 10 10    i   i i     3 , 2   Ilmiybaza.uz ekranda faqat chastotasi o‘zgargan sochilgan yorug‘lik kuzatiladi. Ekran yoritilganligining taqsimoti 20.5-rasmning o‘ng tomonida sxematik ravishda ko‘rsatilgan. 20.5-rasm. Majburiy kombinatsion sochilishni kuzatish tajribasining chizmasi. Uyg‘otuvchi dastaning yo‘nalishiga mos bo‘lgan o‘qdagi nuqta yaqinida Stoks nurlanishi ( ) to‘plangan. Antistoks komponentalar ( ) konsentrik halqalar tarzida joylashgan bo‘lib, bu halqalarniig radiuslari chastota siljishining o‘sishi bilan ortadi. Antistoks komponentalar uygotuvchi dastaning yo‘nalishi bo‘yichagina kuzatilib, Stoks komponentalari esa qarama-qarshi yo‘nalishda ham. tarqalishi mumkin. Uyg‘otishning yuqori darajalaridagi kombinatsion sochilishning aytib o‘tilgan xususiyatlari suyuqliklarda ham, kristallarda ham bo‘ladi. Gazlarda farq burchak taqsimotida bo‘ladi - antistoks sochilishi amalda lazer dastasining yo‘nalishida bo‘ladi, ya’ni halqalar kuzatilmaydi. Uyg‘otishning yuqori darajalaridagi kombinatsion sochilish bilan birga o‘z-o‘zini fokuslash, Mandelshtam— Brillyuen majburiy sochilishi, yorug‘lik impulslari spektrining buzilishi va boshqalar kabi chiziqli bo‘lmagan hodisalar ham kuzatiladi. Shuning uchun kuzatish natijalari tajriba o‘tkaziladigan sharoitlarga (uyg‘otuvchi impulsning davom etish vaqtiga, bu impulsning fokuslanish darajasi va o‘rniga, dastaning ko‘ndalang kesimidagi yoritilganlikning taqsimotiga va shunga o‘xshashlarga) ko‘p bog‘liq, bo‘ladi va yuqorida tasvirlangan manzara hodisaning asosiy xossalarinigina o‘z ichiga oladi. Tajribadan topilgan va sochilgan yorug‘lik hissasining kattalikning bir necha tartibiga kupayishidan iborat asosiy faktni tushuntirish uchun nurlanishning kvant nazariyasidagi umumiy qoidani, ya’ni istagan radiatsion jarayonning stimullashtirilgan 2,1 ... ,   n n i    ni Ilmiybaza.uz analogi mavjud ekanligi to‘g‘risidagi umumiy qoidani e’tiborga olish kerak. Uyg‘otish intensivligi kam bo‘lganda yuz beradigan kombinatsion sochilish uyg‘otuvchi yorug‘likning h fotoni yo‘qolganda fotonning spontan chiqarilishidan iborat. Spontanli kombinatsion sochilishning hajm birligiga nisbatan olingan va hamma yo‘nalishlar bo‘yicha jamlangan oqimi moddaning uyg‘otuvchi nurlanish tomonidan vujudga keltiriladigan I yoritilganligiga proporsional bo‘ladi: (7) bu yerda С — moddaning sochuvchi qobiliyatini xarakterlovchi va o‘lchamligi sm-1 bo‘lgan proporsionallik koeffitsiyenti, chunki [ ]=Vt/sm3, [I]=Vt/sm2. Eksperimental ma’lumotlarga muvofiq, kombinatsion sochilishning eng intensiv chiziqlari uchun . Spontanli kombinatsion sochilishning majburiy kombinatsion sochilish (yoki qisqacha MKS) deb ataladigan stimullashtirilgan analogi ham fotonning yo‘qolib, fotonning chiqarilishidan iborat bo‘ladi, lekin bu jarayonning ehtimolligi uyg‘otuvchi nurlanish oqimining I zichligiga ham, sochilgan nurlanish oqimining Is zichligiga ham proporsional bo‘ladi. Bu jarayon tufayli chastotasi bo‘lgan sochilgan nurlanish sochuvchi muhitda eksponensial qonunga muvofiq kuchayib, bu kuchayish yorug‘likning sathlari invers bandlikli muhitda A.Eynshteyn topgan majburiy chiqarish natijasida kuchayishiga o‘xshash bo‘ladi. Oxirgi holdagi kabi MKS ni sochilgan yorug‘likning uzunlik birligida kuchayish koeffitsiyenti bilan xarakterlash qulay bo‘ladi. Majburiy chiqarish holidagidek mulohaza yuritib, kuchaytirish koeffitsiyentini yorug‘likning spontanli kombinatsion sochilishining spektral zichligi orqali ifodalash mumkin. Soddagina hisob бs ning kuyidagicha ifodalanishini kursatadi (8) bu yerda va G kombinatsion sochilish chizig‘ining to‘lqin uzunligi va spektral kengligi. Yoqutli lazer nurlanishi benzolda  = 694 нм, S = 750 nm, Г=0,251012 с-  i  s S        S Ф s  CI,  S Ф 1 7 6 10 10      см С   s  S  S  s s s CI       4 3 2 S Ilmiybaza.uz 1, С=10-6 sm-1, I=109 Bt/sm2 sochilgan holda kuchaytirish koeffitsiyentining qiymatini baholash natijasida S=20 sm-1 ekanini topamiz. Bu esa ko‘rsatilgan sharoitlarda kombinatsion sochilish d=1sm uzunlikda exp( )=ехр(20)=108,6 marta kuchayishini, ya’ni intensivlik bo‘yicha uyg‘otuvchi nurlanish bilan tenglashishi mumkinligini bildiradi. Shunday qilib, fotonlarning majburiy chiqarilishi natijasida sochilgan nurlanishning intensivligi kattalikning ko‘p tartibiga qadar ortishi mumkin bo‘lib, bu esa sochilgan yorug‘lik intensivligining anomal katta bo‘lishini izohlab beradi. Uyg‘otuvchi nurlanish intensivligining kuchaytirishni yaqqol kuzatish uchun zarur bo‘lgan qiymatlariga quvvatli kvant generatorlari yordamida erishish mumkin. Shuning uchun MKS tajribada faqat 1962 yilda (Vudbyori, Ng) modullangan asllilikka ega bo‘lgan lazerlar yaratilgandan so‘ng kuzatilgan edi, vaholanki sochilgan nurlanishning kuchayishi mumkinligi nazariy ravishda 30-yillardayoq aniqlangan edi. Lekin uyg‘otuvchi nurlanish intensivliklarining talab qilinadigan qiymatlari real emas bo‘lib ko‘ringani uchun bu hodisaga jiddiy e’tibor berilmagan edi. Sochilgan yorug‘likning kuchaytirilishi haqida aytilganlarning hammasi Stoks komponentasiga taalluqli edi. Antistoks sochilish Stoks sochilishiga teskari jarayon bo‘lgani uchun intensivlik kuchayadi emas, balki susayadi. Quvvatli antistoks nurlanishining paydo bo‘lish sababi boshqacha bo‘ladi va uni aniqlash uchun kombinatsion sochilish tabiati haqidagi bayon qilingan klassik tasavvurlarga asoslanish maqsadga muvofiq. Klassik tasavvurlarga muvofiq, kombinatsion sochilish molekulalar kutblanuvchanligining ular yadrolari tebranish natijasida modullanishi oqibatida vujudga keladi. Soddalik uchun ikki atomli molekulani ko‘rib chiqamiz va yadrolar o‘rtasidagi masofaning o‘zining muvozanat qiymatiga nisbatan o‘zgarishini bilan belgilaymiz. Molekulaning yorug‘lik to‘lqini maydoni tomonidan induksiyalangan dipol momenti quyidagi ko‘rinishda yoziladi: (9) S d  S     , 0 E p     Ilmiybaza.uz бу yerda - molekulaning yadrolar muvozanat holatda bo‘lgandagi ( ) qutblanuvchanligi bo‘lib, had yadrolar siljishining elektron qobiqning holatiga, uning qutblanishga bo‘lgan qobiliyatiga ko‘rsatadigan ta’sirini bildiradi. Agar Е - chastotasi ga teng bo‘lgan monoxromatik to‘lqin maydoni bo‘lsa, yadrolarning garmonik qonun ( ) bo‘yicha tebranishi oqibatida dipol momentining chastotalar bilan tebranuvchi tashkil etuvchilari paydo bo‘ladi, bular esa chastotali nurlanishni, ya’ni yorug‘likning kombinatsion sochilishini vujudga keltiradi. Bu jarayon nochiziqli bo‘lib, o‘z-o‘zini fokuslash xususiyatiga ega bo‘lgani uchun amaliyotda lazer nurlarini intensivligini oshirishda foydalanish mumkin. XULOSA  Men bu kurs ishini tayyorlash mobaynida quyidagilarni o’rgandim va bilib oldim Lazer texnologiyasi jarayonlarini shartli ravishda ikki turga bo‘lish. Ularni birinchisida lazer nurini o‘ta aniq fokuslash va impulsli rejimda ham, uzluksiz rejimda ham energiyani aniq dozalash imkoniyatidan foydalaniladi. Bunday texnologik jarayonlarda o‘rtacha quvvati uncha yuqori bo‘lmagan lazerlar: impuls- davriy ishlaydigan gaz lazerlari, neodim kirishmali itiriy-alyuminiy granat kristallaridagi lazerlar qo‘llaniladi. Keyingi lazerlar yordamida soatsozlik sanoati uchun yoqut va olmos toshlarda mayda (diametri 1-10 mkm va chuqurligi 10-100 0  0    it  ~ cos i    i Ilmiybaza.uz mkm gacha) teshiklar parmalash texnologiyasi va ingichka sim tortish uchun filerlar texnologiyasi ishlab chiqilgan. Kichik quvvatli impuls lazerlar qo‘llanadigan asosiy soha mikroelektronika va elektrovakuum sanoatida mitti detallarni kesish va payvandlash, mitti detallarga markalar tushirish bilan bog‘liq; poligrafiya sanoati ehtiyojlari uchun raqamlar, harflar, tasvirlar avtomatik tarzda kuydirib tayyorlanadi.  Keyingi yillarda mikroelektronikaning eng muhim sohalaridan biri- fotolitografiyada oddiy yorug‘lik manbai o‘rniga lazerlardan foydalanilmoqda. Ma’lumki, fotolitografiya usulini qo‘llamay turib, o‘ta mitti bosma platalar, integral sxemalar va mikroelektron texnikaning boshqa elementlarini tayyorlab bo‘lmaydi.  Submikron litografiyadagi keyingi taraqqiyot ekspozitsiyalovchi yorug‘lik manbai sifatida lazer nuri vujudga keltiradigan plazmadan tarqaladigan yumshoq rentgen nurlanishidan foydalanish bilan bog‘liq. Bu holda rentgen nurlanishining to‘lqin uzunligi =(0,01-0,001mkm) bilan belgilanadigan ajratish chegarasi juda ulkan bo‘ladi.  Lazer tenologiyasining ikkinchi turi o‘rtacha quvvati katta: 1 kVt gacha va undan yuqori bo‘lgan lazerlardan foydalanishga asoslangan. Yuqori quvvatli lazerlardan kuchli texnologik jarayonlar: qalin po‘lat listlarni qirqish va payvandlash, sirtqi toblash, yirik gabaritli detallarga metallni eritib yopishtirish va legirlash (metallarni maxsus material, xrom, nikel va boshqalar bilan qoplash), binolar sirtini tozalash, marmar, granitni kesish, gazlama, teri va boshqa materiallarni bichishda foydalaniladi. Metallarni lazer bilan payvandlashda chok juda sifatli chiqadi, elektron-nurli payvandda ishlatiladigan vakuum kameralarga ehtiyoj qolmaydi, bu esa konveyerli ishlab chiqarishda juda muhimdir.  Qudratli lazer texnologiyasi mashinasozlikda, avtomobil sanoatida, qurilish materiallari sanoatda qo‘llaniladi. U materiallarga ishlov berish sifatini oshiribgina qolmay, ishlab chiqarish jarayonlarining texnik-iqtisodiy ko‘rsatkichlarini ham yaxshilaydi. Masalan, 14 mkm qalinlikdagi po‘lat listlarni lazer bilan payvandlash tezligi 100 m/soat ga yetadi; bunda 10 kVt/soat elektr energiya sarflanadi. Ilmiybaza.uz  Bundan ham quvvatliroq lazer texnikasi rivojlanishi bilan lazer nurlanish energiyasi an’anaviy energiya turlari (elektr tok energiyasi, mexanik energiya, ximiya jarayonlar energiyasi) bilan bir qatorda xalq xo‘jaligida borgan sari keng qo‘llanilmoqda. S.I.Vavilov «mikrostruktura sveta» kitobida o‘zing 20-yillarda o‘tkazgan kuzatishlarini va undan keyingi tajribalarini umumlashtirib quyidagi fikrlarni bildirgan edi. «Yutayotgan muhitdagi nochiziqlik faqat absorbsiyaga nisbatan kuzatilishi shart emas. Absorbsiya dispersiya bilan bog‘langan, demak yorug‘likning muhitda tarqalish tezligi umuman olganda yorug‘lik quvvatiga bog‘liq bo‘lishi kerak. Shu sababli muhitning boshqa optik xususiyatlarida ikkiga ajralib sinishda – dixroizmda, aylantirish qobiliyatida va hokazolarda umumiy holda yorug‘lik quvvatiga bog‘liq ko‘rinishi, ya’ni superpozitsiya prinsipi buzilishi kerak». Chiziqli bo‘lmagan optikaning lazer nurlanishining tarqalishini eksperimental tekshirish bilan bog‘langan keyingi rivojlanishi oqibatida Vavilovning bo‘lishi mumkin bo‘lgan chiziqli emas hodisalarning xilma-xil ekanligi haqidagi fikri tasdiqlanibgina qolmay, balki u aytib o‘tgan hamma konkret effektlar kuzatildi. Shuning uchun Vavilov haqli ravishda chiziqli bo‘lmagan optikaning asoschisi hisoblanadi. Vavilov chiziqli bo‘lmagan hodisalarning sababini yorug‘likni yuta oladigan molekula yoki atomlar sonining o‘zgarishida, ya’ni atom, molekulalarning uyg‘ongan holatga o‘tishi va bu holatda bo‘lish vaqtining o‘zgarishida ko‘rgan. Chiziqli bo‘lmagan hodisalar yuqorida ko‘rsatilgan sabablardan tashqari yana qator sabablar tufayli ham yuz beradi. Shunga mos ravishda lazer nurlanishining tarqalishini o‘rganganda topilgan chiziqli bo‘lmagan hodisalar to‘plami yanada turli-tuman bo‘lib chiqdi. Foydalanilgan adabiyotlar Ilmiybaza.uz 1. Maciej Lewenstein, Anna Sanpera, Matthias Pospiech. Quantum Optics an Introduction. University of Hannover,Germany July21,2006 2. В.И.Барсуков, О.С.Дмитриев. Волновая и квантовая оптика. Изда-во Тамбовский государственный технический университет 3. Джанколи Д. Умумий физика курси. М.:«Мир». Том II- 1989й 4. В.И.Ивернова таҳрири остида Физикадан практикум Электр ва оптика Т.:«Ўқитувчи».1979й 5. Ландсберг Г.С. Оптика. Т.:«Ўқитувчи». 6. Звелто О. Принципы лазеров М.: - 1989г 7. Савельев И.В. курс общей физики. М.: - 2002г 8. Qo’yliyev B.T. Optika.T.: «Fan va texnologiya».- 2014y 9. Qo’yliyev B.T. va boshqalar Optika elektron o’quv qo’llanma.T.: «Fan va texnologiya».- 2015y 10. Optikadan laboratoriya ishlarini bajarishga doir o’quv-uslubiy qo’llanma Qo’yliyev B.T. va boshqalar 2016y