E
j
E
i
3.1 – расм
III BOB. LAZER NURINING XOSSALARI
Lazer nurining asosiy xossalaridan bir nechtasiga to‘xtalib o‘tamiz:
spektral
kenglik, monoxromatlik, kogerentlik, yo‘nalganlik, qisqa davomiylik,
yuqori
intensivlik.
3.1 Lazer nurlanishining spektral kengligi (modaviy tarkibi)
Energetik sathlarning spektral chiziqlari real holatda aniq bir qiymatni qabul
qilmaydi va ular orasidagi o‘tish energiyasi ham aniq bir qiymatga ega bo‘lmaydi.
Haqiqatdan ham har bir energetik sath ma’lum bir
i
E
- enegriya intervali, ya’ni
sath kengligi bilan xarakterlanadi. Mos holda esa har bir o‘tish
ij
E
- energiya
intervali bilan farqlanishi mumkin.
ij
E
- sath kengligi kombinatsiyalashuvchi
sathlarning kengliklari yig‘indisiga teng (3.1 rasm):
ij
i
j
E
E
E
(3.1)
Tinch holatdagi
atomlar sistemasi uchun
sathlar kengligi va chiziqlar kengigini
tabiiy
kenglik
deb
ataladi.
Sathlar
va
chiziqlar
kengligining qiymati spontan va majburiy o‘tishlar
ehtimolliklari hamda chiziq ichida intensivlik
taqsimoti bilan bog‘langan. Spektral chiziq
kengiligi qiymatini
baholash vaqt va energiya
uchun
kvant
mexanikasidagi
noaniqliklar
munosabati asosida amalga oshirilishi mumkin:
ij
E
t
(3.2)
E
kattalik yashash vaqti
t
bo‘lgan
sathning kengligini ifodalaydi. (3.2) dan ko‘rinadiki, agarda biror sathda yashash
vaqti cheksiz katta bo‘lsa, u holda ushbu sath energetik jihatdan cheksiz tor
hisoblanadi. Bunday holat faqatgina asosiy sathda kuzatilishi mumkin, chunki unda
yashash vaqti cheksiz katta bo‘ladi.
Aksincha, kichik yashash vaqtli uyg‘otilgan
sathning kengligi yetarlicha katta qiymatlarni qabul qiladi.
Odatda uyg‘ongan holatda yashash vaqti
8
10
sek bo‘lib, uning uchun
spektral kenglik
7
1
10
2
Gs ga teng. Spektrning qo‘zga ko‘rinadigan
(
15
~ 10
Gs)
sohasi uchun
nisbat yetarlicha kichik bo‘lib,
8
10
tartibida
bo‘ladi. Amalda lazer nurlanishining spektral kengligi to‘qnashishlar, issiqlik
(dopler kengayishi), izotopik va aylanma harakatlar ta’sirida kengayadi.
Kvant nazariyasiga ko‘ra, spektral chiziq kengligi quyidagicha ifodalanadi:
2 2
3
4
3
e
e
m c
(3.3)
bunda,
e
– elektron zaryadi,
e
m
- elektron massasi.
(3.3) ifodadan ko‘rinadiki, spektral chiziq kengligi chastotaning kvadratiga
proporsional. Agar chastotadan to‘lqin uzunligi shkalasiga o‘tsak, u holda (3.3)
ifoda quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
2
0
2
4
3
e
e
m c
(3.4)
Klassik nazariyaga ko‘ra, to‘lqin uzunligida ifodalanuvchi nurlanishning
tabiiy kengligi to‘lqin uzunligiga bog‘liq emas. (3.4) ifoda orqali
0
ni baholasak,
uning qiymati yetarlicha kichik ekanligini ko‘rishimiz mumkin:
4
0
1,16 10
A
0
(3.5)
3.2 – rasmda spektral kontur bo‘yicha
lazer
nurlanishi spektral kengligini o‘lchash usuli
keltirilgan.
0
- to‘lqin zunligiga mos keluvchi lazer
nurlanishi
intensivligining
yarim
balandligi
bo‘yicha spektrning konturini kesib o‘tuvchi
gorizontal to‘g‘ri chiziq o‘tkaziladi. Kesishish
nuqtalaridan gorizontal o‘qqacha vertikal chiziqlar
tushiriladi va
1
hamda
2
kesish
nuqtalari
aniqlanadi.
To‘lqin
uzunliklari
farqi
2
1
ifodadan aniqlanadi. Undan keyin
lazer nurlanishining odatda,
yarimkenglik
deb ataluvchi spektral kengligi
hisoblanadi:
2
0
(3.6)
Shunday qilib, lazer nurlanishining spektral kengligi markaziy chiziq
atrofidagi
- chastotalar intervali bilan aniqlanadi. Bu chastota oralig‘ida
intensivlik markazdagiga nisbatan ikki marta kamayadi.