|
27.Fermi - Dirakning kvant statistikasi. Elektronlarning energiyalar bo‘yicha taqsimoti. Fermi sathi. Gʻalayonlangan va g‘alayonlanmagan elektron gazi.
Fermi Dirak statistikasi — yarim butun (h birliklarida 1/2 3/2, •) spinli ayniy zarralar tizimi uchun qoʻllaniladigan kvant statistik fizika. E% Fermi tomonidan 1926-yilda taklif qilingan va oʻsha yili P. Dirak uning kvant mexanik maʼnosini koʻrsatgan. F.Fermi Dirak statistikasiga koʻra, har bir kvant holatida bittadan optik, zarra boʻlishi mumkin emas (Pauli prinsipi). F.Fermi Dirak statistikasi fermigazlar va fermisuyuqliklar uchun oʻrinli. Qattiq jism atomining electron qobiqdagi soni bilan bog’langanligi uchun ularni valent elektronlar deyiladi va ularda joylashgan energetic sathlar to’plamiga valent zona deyiladi.Qattiq jism tashkil etgan atomning yadrosi bilan bog’lanishdan uzilgan qattiq
jism ichida erkin harakat qiladilar va elektr tokini hosil qilishlari mumkin
bo’lganliklari uchun ular joylashgan energetic sathlar to’plamiga o’tkazuvchanlik
soha deb qaraladi. Valent zonaning eng yuqorisida joylashgan elektronlarning yadro bilan
bog’lanish energiyasiga teng energetic oraliqni taqiqlangan soha deb qabul qilingan.
Bu soha valent soha bilan o’tkazuvchanlik sohalari oraligida joylashgan va
ta’qiqlangan sohaning energiya kengligi o’tkazuvchanlik sohasining quyi chegarasi
energiyasidan valent sohasining eng yuqori sohasidagi energiyasining ayirmasiga
teng. Fermi energiyasi, Fermi sathi — fermionlar (Fermi — Dirak statistikasiga boʻysunuvchi zarralar) tizimidagi egallangan holatlarning mutlaq nol tralardan eng yuqori energiyasi. Fermi energiyasi Pauli prinsipi (bir holatda bittadan ortiq fermion boʻla olmasligi)ning natijasidir. Noldan farkli, lekin Fermi energiyasidan ancha past trada fermionlar tizimining holati asosiy holatdan shu bilan farqlanadiki, bunda energiyasi Fermi energiyasidan katta boʻlgan holatlarda ham koʻp boʻlmagan sondagi zarralar boʻladi, energiyasi Fermi energiyasidan kichik boʻlgan holatlarda xuddi shu sondagi boʻsh oʻrin (kovak) lar boʻladi. Fermi energiyasi tushunchasidan qattiq jism fizikasida, yadro fizikasida, astrofizika va h.k.larda foydalaniladi.
28.Majburiy nurlanishlar. Inversion xolatlar, ikki va uch satxli kvant o‘tishlar. Lazer va mazerlar. Kristall, suyuq, gazli lazerlar. Yarimo‘tkazgichli lazerlar
Uyg’ongan 2 holatdagi atomga tashqi ta’sir etsa, u 1 muvozanat holatga qaytadi. Energiyasi va chastotasi qo’zg’otuvchi nur energiyasi va chastotasi
= -
bilan bir xil bo’lgan nurlanish bilan ta’sir etsak, ta’sir etuvchi foton bilan bir xil chastota va energiyali qo’shimcha foton hosil bo’ladi. Bu kabi nurlanishni majburiy (induktsion) nurlanish deyiladi (13-rasm).
Bu holdagi uyg’ongan 2 holatdan turg’un 1 holatga o’tishda ikki foton ishtirok etadi. Ulardan biri uyg’ongan atomga ta’sir etuvchi 2 holatdan 1 holatga o’tishga majbur etuvchi foton (birlamchi foton), ikkinchisi (ikkilamchi) atomning 2 holatdan 1 holatga o’tishdagi nurlanishidan iborat. Ikkilamchi foton xuddi birlamchi fotonning nusxasi bo’ladi. Majburiy nurlanish fotoni hosil bo’lgan muxit bo’ylab xarakatlanib, u bilan uchragan uyg’ongan atomlarning nurlanishiga “turtki” beradi. Bu holda ikkilamchi fotonlar xarakati davomida majburiy o’tishni vujudga keltirib, ortib boruvchi fotonlar oqimini hosil qiladi. Lazer kogerent nurlanish chiqaruvchi elektr-optik qurilmadir. Atama inglizcha "laser" qisqartmasidan kelib chiqib, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (majburiy nurlanish yordamida yorugʻlikni kuchaytirish),[1] deb yoyiladi. Tipik lazer divergensiyasi past va toʻlqin uzunligi qatʼiy cheklangan (yaʼni, monoxrom) yorugʻlik chiqaradi.
Lazer (ing. laser; Light Amplifi cation by Stimulated Emission of Radiation — majburiy nurlanish yordamida yorugʻglikning kuchayishi maʼnosini anglatadigan soʻz birikmalarining bosh harflaridan olingan), optik kvant generator — ultrabinafsha, infraqizil va koʻzga koʻrinadigan soha diapozondagi nurlanishlarni hosil qiluvchi qurilma; kvant elektronikadagi asosiy qurilmalardan biri. Birinchi L. 1960-yilda yoqutda amerikalik olim T. Meyman tomonidan yaratilgan. Ishi atom va molekulalarning majburiy nurlanishiga asoslangan. L. har xil energiya (elektr, yorugʻlik, kimyoviy, issiklik va h.k.)ni optik diapozondagi kogerent elektromagnit nur energiyasiga aylantirib beradi. U 3 element — energiya manbai, aktiv muhit (modda), teskari bogʻlanishdan iborat (agar L. kogerent nurni kuchaytirish uchun xizmat qilsa, teskari boglanish zarur emas). L. boshqa yorugʻlik manbalardan kogerentligi, monoxromatikligi, juda kichik burchak ostida yoʻnalganligi bilan, nur kuvvatining katta spektral zichlikka, juda yuqori tebranish chastotasiga egaligi bilan farqlanadi. Aktiv muhitga koʻra, L. quyidagi guruhlarga boʻlinadi: 1) qattiq jism va suyuqlikdan tayyorlangan L; 2) gazli L; 3) yarimoʻtkazgichli L. Bulardan tashqari, eksimer, kimyoviy va h.k. L. xillari ham bor. L.da teskari bogʻlanish optik rezonator (ikki koʻzgu) yordamida amalga oshiriladi. Koʻzgular orasiga aktiv modda joylashtiriladi. Nur toʻlqini koʻzgulardan qaytib, yana aktiv moddadan oʻtadi, unda majburiy oʻtishlarni yuzaga keltiradi. Koʻzgulardan biri qisman shaffof boʻlib, u cheksiz koʻp oʻtishlardan keyin kuchaygan nurni tashqariga chiqib ketishiga xizmat qiladi. Qattiq jismlardan tayyorlangan L.da (mas, yoqutli L.da) 0,05% gacha xrom (Sg3+) ionlari (aktivator) qoʻshilgan alyuminiy oksid (A12O3) dan tayyorlangan kizil kristall shisha tayoqcha ishlatiladi. Bunda yoqut silindr shaklida boʻlib, yoqut oʻqining ikki uchiga optik rezonator hosil qiluvchi koʻzgular joylashtirilgan. Impulsli lampadan chiqayotgan yorugʻlik tebrantirishni vujudga keltiradi. Suyuq jismlardan tayyorlangan L.da aktiv modda oʻrnida "Rodamin-6J", piranin, tripaflavin va boshqa ishlati-ladi. Boʻyoqni erituvchi sifatida spirt, atseton, toluol va boshqalardan foydalanib, aktiv modda shisha kyuvetaga joylash-tirilad. Gazli L.da [bi-rinchi gazli L. (He-Ne) aralashmasida amerikalik olim A. Javan tomonidan yaratilgan] aktiv muhit gaz (yoki gaz aralashmasi)dan boʻladi. Masalan, geliy-neon (Ne—Ie)li aktiv muhit geliy va neon gazlar aralashmasidan iborat
Do'stlaringiz bilan baham: |
