Mavzu №30 lazerlar texnologik qurilmalar va ularga qoʻyiladigan talablar reja

MAVZU № 30
LAZERLAR TEXNOLOGIK QURILMALAR VA ULARGA QOʻYILADIGAN TALABLAR


Reja:
1. Lazerlar texnologik qurilmalar va ularga qoʻyiladigan talablar
2. Lazerlarni tasniflash
3. Lazerli texnologik jarayonlarni bajarilishida lazer nurlanishiga qoʻyiladigan talablar
4. Lazerli texnologik qurilmalarning elektr ta’minot sxemasi

Lazer so‘zi inglizcha so’z boʻlib –nurlanish yordamida yorug‘likni kuchaytirish degan ma’noni anglatadi.

Lazer deb induksiyalangan (majburiy) nurlanish ta’sirida optik oraliqdagi (diapozondagi) monoxromatik to‘lqinlarni generatsiyalash uchun qo‘llaniladigan optik kvant generatorlari (OKG)ga aytiladi (1 - rasm).

1 – rasm. Lazerli qizdirish sxemasi: 1 – elektrodlar; 2 – rezonator (yarim shaffoq oyna); 3 – nurni fokuslovchi va transporlovchi tizim; 4 – lazerli nurlanish; 5 – qizdiriladigan jism; 6 – germetikli qad; 7 – vakuumli tizim; 8 –gazlarni kiritish; 9 – rezonator (shaffof bo‘lmagan oyna)

Bog‘langan zarrachalar har qanday tizimning nisbiy harakat energiyasi (kvant qonunlariga asosan) ixtiyoriy bo‘lmasdan, E₁, E₂ va h.k. energiya darajalari (sathi) deb ataladigan ma’lum qiymatlar qatorini qabul qiladi. Tizimning energetik spektri deb ruxsat berilgan energiya qiymatlarining butun to‘plamini atash qabul qilingan. Termodinamik muvozanat holatida atomlarning turli energetik daraja bo’yicha tarqalishi Bolsman qonuniga bo‘ysunib u quyidagicha ifodalanadi:



bu yerda, N₁, E₁ N₂, E₂ – 1- va 2-sathlarga mos keluvchi atomlar soni va energiyasi; K – Bolsman doimiysi; T – harorat. N₁, N₂, … N_H sonlari energiya sathlarining bandligi deb ataladi.
Agar 2-sathda energiya ko‘p bo‘lsa, bu sathning bandligi yopiq tizimning mumkin bo‘lgan har qanday haroratida past bo‘ladi. Har qanday zarrachaning holati elektr magnit maydon ta’sirida yoki boshqa zarrachalar bilan ta’sirlanishidan o‘zgarishi mumkin. Bunday yuqori energiya sathi E_n dan quyi E_m ga sathga o‘tishida zarracha o‘zidan elektr magnit to‘lqini (EMT) nurlantirib bu chastotali to‘lqinlar quyidagi munosabat orqali ifodalanadi:



bu yerda, h = 6,62·10^-34J·s – Plank doimiysi,
Yuqoriroq energetik sathlarlarga o‘tishda zarrachalar xuddi shunaqa chastotali elektr magnit to‘lqini yutadi. Har qanday chastotali elektr magnit to‘lqini, jumladan yorug‘lik, energiyasi hн ga teng bo‘lgan quvvatlar yoki fatonlar – alohida energiyaning porsiyalari oqimidan tashkil topgan bo‘ladi.
SHunday qilib, formula fotonlarning mikrozarrachalar bilan o‘zaro ta’sirlanishida energiyaning saqlanish qonunini ifodalab, bu qonunga muvofiq nurlangan yoki yutilgan foton energiyasi zarracha energiyasining o‘zgarishi orqali aniqlanadi. Mikrozarrachalar holatlari oralig‘idagi o‘tish faqat v_nm rezonans chastotali fotonlar bilan o‘zaro ta’sir natijasida, ya’ni hv_nm=E_n-E_m bo‘lgandagina sodir bo‘ladi.
Atomining bir energetik sathdan boshqasiga o‘tishi o‘z-o‘zicha (spontan) va induksiyalangan (majburiy) bo‘lishi mumkin. Atomning o‘z-o‘zicha o‘tishi
faqat bir yo‘nalishda – yuqoriroq sathlardan quyiroq sathlargagina mumkindir. Bunday holda atom hн energiyali va ixtiyoriy yo‘nalishdagi impuls vektoriga ega fatonni nurlantiradi. Ana’naviy yorug‘lik manbalari (qizigan) jismlar, gaz zayadsizlanishlar plazmalari o‘z-o‘zidan nurlanadigan yorug‘likni hosil qiladi. Induksiyalangan o‘tishlar nurlanish atomining ta’siriga asoslangan bo‘lib, ham katta energiyali, ham kichik energiyali sathlarga teng ehtimollikda mavjuddir. Yuqoriroq sathga o‘tishda atom qaysi foton ta’sirida bu o‘tish sodir bo‘lgan bo‘lsa, shunga qo‘shimcha ravishda fotoni nurlantiradi. Bu xususiyat shundan iboratki qo‘shimcha induksiyalangan nurlanish majburiy nurlanish bilan qat’iy ravishda kogenerentlidir va bir xil kattalikdagi energiya kvantiga ega (elektronning o‘tib ketayotgan foton elektr maydoni orqali «rezonansli tebranishi»ga o‘xshash hodisa sodir bo‘ladi). Natijada atomga tushayotgan nurlanish to‘lqinning davr tezligi, yo‘nalish tezligi, fazasi va qutblanish o‘zgarmagan holda, amplitudasi kuchayib ketadi, ya’ni tushayotgan nurlanish kuchayishi sodir bo‘ladi.
Lekin shartga ko‘ra 2 sathning egallanganligi 1-sathning egallanganligiga nisbatan kamdir. SHuning uchun ham termodinamik yopiq tizimda nurlanish kuchaymaydi. Nurlanishni kuchaytirish uchun energiya kiritish bilan tizimni termodinamik muvozanat holatidan chiqarish va yuqori sathlarni egalaganligini quyidagicha o‘zgartirish lozim:
A) Bir xil bo‘lmagan elektr maydoni hosil qilish orqali.
B) Yordamchi nurlanish qo‘llash orqali.
D) Moddaga ba’zi bir quyi sathlarni ajratib buza oluvchi molekulyar aralashmalar kiritish orqali. Faqat shu holdagina ana shunday zarrachalardan tuzilgan muhit aktiv bo‘ladi, ya’ni rezonans chastotali to‘lqinlarni kuchaytirishga qobilyatli bo‘ladi.