Lazer tarixi. Optik kvant generatorlari noyob yorug'lik manbalari. Lazerlarning ishlash printsipi

Shakl 1. Induktsiya qilingan nurlanishning paydo bo'lishi sxemasi (burchak juda abartılı)
Lazerning ishlash printsipi
Lazer nurlanishi - normal haroratda ob'ektlarning porlashi mavjud. Ammo normal sharoitda ko'p atomlar kamroq energiya holatidadir. Shuning uchun, past haroratlarda moddalar porlamaydi.
Elektromagnit to'lqin biror moddadan o'tganda, uning energiyasi so'riladi. To'lqinning so'rilgan energiyasi tufayli ba'zi atomlar hayajonlanishadi, ya'ni yuqori energiya holatiga o'tishadi. Bunday holda, ba'zi energiya yorug'lik nuridan olinadi:
hv = E ₂ -E ₁ ,
Bu erda hv sarf qilingan energiya miqdoriga mos keladigan qiymat,
E ₂ - eng yuqori energiya darajasi,
E ₁ - pastki energiya darajasining energiyasi.

а б в

Shakl 2 (a) o'qilmagan atom va qizil o'q ko'rinishidagi elektromagnit to'lqinni ko'rsatadi. Atom pastki energiya holatidadir. 2-rasm (b) da energiya yutgan hayajonlangan atom ko'rsatilgan. Hayajonlangan atom to'qnashuvda o'z energiyasini qo'shni atomlarga berishi yoki biron bir yo'nalishda fotoni chiqarishi mumkin.
Shakl 2. Lazerlarning ishlash printsipi
a - atomning energiya yutilishi va qo'zg'alishi; b - atom yutadigan energiya; c - fotonning atom tomonidan chiqarilishi
Hayajonlangan atom to'qnashuvda o'z energiyasini qo'shni atomlarga berishi yoki biron bir yo'nalishda fotoni chiqarishi mumkin.
Endi tasavvur qiling-a, qandaydir tarzda biz muhitdagi ko'pgina atomlarni hayajonlantirganmiz. Keyin, chastota bilan elektromagnit to'lqinning moddasidan o'tayotganda


,bu erda v - to'lqin chastotasi,
E ₂ - E ₁ - yuqori va pastki darajadagi energiya o'rtasidagi farq,
h - to'lqin uzunligi.
bu to'lqin pasaymaydi, aksincha induktsiya qilingan nurlanish tufayli kuchayadi. Uning ta'siri ostida atomlar uyg'unlik bilan pastroq energiya holatlariga o'tib, chastota va fazoda hodisalar to'lqiniga to'g'ri keladigan to'lqinlarni chiqaradilar. Bu 2-rasmda ko'rsatilgan (c)  .
Lazer nurining asosiy xususiyatlari
Lazerlar noyob yorug'lik manbalari. Ularning o'ziga xosligi an'anaviy yorug'lik manbalariga ega bo'lmagan xususiyatlar bilan belgilanadi. Masalan, an'anaviy lampochkadan farqli o'laroq, bir-biridan uzoq bo'lgan makroskopik masofada joylashgan optik kvant generatorining turli qismlarida paydo bo'ladigan elektromagnit to'lqinlar bir-biri bilan uyg'undir. Bu shuni anglatadiki, lazerning turli qismlarida barcha tebranishlar kontsertda bo'ladi.
Muvofiqlik tushunchasini batafsil tushunish uchun biz aralashish tushunchasini esga olishimiz kerak. Interferentsiya - bu to'lqinlarning amplitüdlari qo'shilgan to'lqinlarning o'zaro ta'siri. Agar siz ushbu shovqin jarayonini suratga olishga muvaffaq bo'lsangiz, siz interferentsiya rasmini ko'rishingiz mumkin (u qorong'u va yorug'lik joylarining almashinishiga o'xshaydi).
Interferentsiya tuzilishini amalga oshirish juda qiyin, chunki odatda tekshirilayotgan to'lqinlarning manbalari izchil to'lqinlarni keltirib chiqaradi va to'lqinlarning o'zi bir-birini o'chiradi. Bunday holda, aralashish shakli juda loyqa bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro bekor qilish jarayoni sxematik tarzda 3-rasmda ko'rsatilgan (a), shuning uchun aralashuv namunasini olish muammosini hal qilish ikkita bog'liq va muvofiqlashtirilgan to'lqin manbalaridan foydalanishga asoslangan. Mos keladigan manbalardan kelgan to'lqinlar to'lqin yo'lidagi farq to'lqin uzunligining butun soniga teng bo'ladigan darajada tarqaladi. Agar bu shart bajarilsa, u holda to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga chiqadi va to'lqin shovqinlari yuzaga keladi (3-rasm (b)). Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin .