Mavzu: O`zbekiston Respublikasi Fanlar Akademiyasi ilmiy tadqiqot institutlari hamda oliy o`quv yurtlari ilmiy labaratoriyalarida optika va spektraskopiya sohasi bo`yicha yangiliklar

Ishni bajarish tartibi:

Chiziqli spektr beruvchi yorug’lik manbai-geliy trubkasi monoxramator joylashtirilgan relsga o’rnatiladi va ta’minlash blokiga ulanadi.

Okulyar yordami bilan ko’rish mumkin bo’lgan barcha spektral chiziqlar kuzatiladi (geliyda 11 ta, neonda 9 ta chiziq).

Yoritgich lampasi ulanib, spektrning sariq chizig’i okulyar indeksiga to’g’rilanadi va asbobning ishlashi kuzatiladi.

Qizil chiziqdan binafshagacha bo’lgan barcha spektrlar okulyar indeksiga to’g’rilanib, har biri uchun barabannin ko’rsatishi N yozib olinadi.

Neon trubka bilan tajriba takrorlanadi.

Jadvaldan geliy va neon spektrlari uchun mos keluvchi to’lqin uzunliklari yozib olinadi va ordinate o’qiga N absissa o’qiga to’lqin uzunligi λ qo’yilib, darajalash egriligi millimetrli qogo’ozga chiziladi.

ifodadan monoxramatorning burchak dispersiyasi aniqlanadi. o’qituvchi tomonidan taklif qilinadi. darajalash grafigidan foydalanib hisoblanadi.

Quyidagi labaratoriya ishidalazer nuri interferensiyasi ko`rsatilgan

Lazer nurining inteferensiyasini o’rganish.

Ishning maqsadi; 1. Lazer nurining hosil bo’lish qonuniyatini o’rganish. 2. Kogerent yorug’lik manbalari va ular yordamida interferensiya tasvirini hosil qilishni o’rganish. 3. Lazer nuri interferensiyasida energiyaning saqlanish qonunini o’rganish.

Asbob-uskunalar

Yarim o’tkazgichli minikvant generatori. Yig’uvchi linza. Fotoelement (vakuumli yoki yarim o’tkazgichli). Ekran. Ko’zguli milliampermetr. Juda yaqin joylashgan o’ta kichik diametrli qo’shaloq teshikli metall plastinka.

NAZARIY TUSHUNCHA

Yorug’lik manbalari nokogerent va kogerent bo’lishi mumkin. Nokogerent yorug’lik manbaidan har xil to’lqin uzunliklaridagi nurlar chiqariladi (nurlanadi). Atom, molekula, ionlarning nurlashiga asosiy sabab, ularning o’ta qisqa vaqt davomida metastabil energetik holatga o’tishi, ya’ni sodaroq bayon qilinsa, uyg’ongan holatga o’tishi va undan turg'un holatga qaytishida ortiqcha energiyasini muhitga nur shaklida chiqarishidir.

Atom turg’un energetik holatda nurlamaydi. Har qanday qizdirilgan moddadagi atomlarning bir necha yuz milliardi bir vaqtning o'zida har xil chastotada nurlaydi. Shuning uchun bunday nurlanish har xil chastotada bo’lganligi uchun noxromatik nurlanish hisoblanadi. Bunday manba esa nokogerent yorug’lik manbai deyiladi.

Majburiy induksiyalangan nurlash (LASER-Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) lazer nuri deyiladi. Lazer nurining mavjudligi ehtimolini A.Eynshteyn 1916-yili nazariy jihatdan bashorat qilgan edi. Faqat u ushbu majburiy nurlashni lazer deb atamagan edi, xolos. Lazer nurlash hosil bo’lishi uchun moddadagi atomlar avval yutilgan tashqi energiya hisobiga pastki energetik sathlardan yuqori E₃ energetik sathga o’tadi, so’ngra davomida quyiroq E₂ energetik sathga tushadi (7.1-a rasm). Keyin davomida energiyani hamma atomlar quyi, ya’ni turg’un E₁ energetik sathga o’tish jarayonida birdaniga nurlaydi (7.1-b rasm).

V.A.Fabrikant 1939-yil majburiy nurlashga asoslangan usulda yorug’likni kuchaytirishni taklif etgan edi. Chunki ayrim modda atomlari uyg’ongan turg’un energetik holatlarga ega bo’lib, bunday energetik qatlamlarda atom uzoq vaqt bir necha sekund bo’lishi mumkin. Bunga xrom aralashmali yoqut kristali (Al₂O₃) misol bo’la oladi (7.1-rasm). Rus olimlari N.G.Basov va A.M.Proxorovlar hamda amerikalik fizik Ch.Tauns tomonidan 1957-yilda kogerent nur generatorini yaratish g’oyasi aytilgan bo’lsa, 1960-yilda amerikalik fizik T.Meyman tomonidan bu generator ishga tushirildi.

Majburiy kogerent nur generatori lazer deb qabul qilingan. Hozirgi kunda gaz, kristali, yarim o’tkazgichli lazerlar ishlab chiqarishda, aviatsiya kosmonavtikada, tibbiyotda, o’quv jarayonlarida va sh.k. joylarda keng qo’llaniladi. Lazer nuri ham yorug’lik nuridan iborat bo’lganligi uchun to’lqin xossasiga ega. Uning yordamida yorug’likning interferensiyasi, difraksiyasi, sinishi, qaytishi, o’tishi, yutilishi va sh.k. xossalarini o’rganish va kuzatish mumkin.

QURILMANING TUZILISHI VA ISHLASHI

Laboratoriya ishining qurilmasi kogerent yorug’lik manbai (gaz yoki yarim o’tkazgichli lazer), interferensiya hodisasini kuzatishga mo’ljallangan ekran, bir-biriga juda yaqin va kichik teshikli metall plastinka, yig’uvchi linza, milliampermetr, yorug’lik nuri detektori, vakumli yoki yarim o’tkazgichli fotoelement, optik taglikdan tashkil topgan. Bu asboblarni (milliampermetr bundan mustasno) bir o’qda, ya’ni gorizontal tekislikda linzaning optik o’qi bo’ylab joylashtiriladi (7.2-rasm).

Lazer yoqiladi. Nur yonmayon joylashgan o’ta kichik teshiklardan o’tib, linza orqali ekranga tushadi. Bu holatni ta’minlash uchun lazer qurilmasi (LQ), tirqish (T), linza (L), ekran (E) mos holda yuqoriga (pastga), o’ngga (chapga) siljitib rostlanadi. Detektorni ekran o’rniga joylashtiriladi va teshikchalardan nur o’tayotganligi va uning detektor (D) ga tushayotganligi tekshiriladi.

Lazer qurilmasi kogerent qizil rangdagi nurni nurlaydi. Nur ikkita o’ta kichik teshiklardan o’tib linzaga tushadi. Lazer nurini ekranga fokuslash vazifasini linza bajaradi, ya’ni tasvirning aniq bo’lishini ta’minlaydi. Detektor har bir teshikchadan o’tgan nur energiyalari miqdorini o’lchaydi. Detektor o’rniga lyuksmetr ishlatilsa, u ekranning yoritilganligini o’lchaydi. Ikki holatda ham har bir teshikchadan o’tgan lazer nurining energiyalari ularning yig’indisiga teng bo’ladi, ya’ni energiyaning saqlanish qonuni bajarilishi shart:

chunki

Bir xil amplitudali (energiyali) to’lqinlar o’zaro qo’shilsa (interferensiyalashsa), minimumlar paydo bo’ladigan nuqtada ularning amplitudalari va energiyalari nolga teng bo’ladi, chunki

Aksincha, maksimumlar kuzatiladigan nuqtada amplitudalan va energiyalari ikkilanadi, ya’ni

Tebranish energiyasi W to’lqin amplitudasi E ning kvadratiga proporsional bo’lganligi uchun ekranning yoritilganlik darajasi (maksimumda) har bir yorug’lik hosil qilganiga nisbatan to’rt marta katta bo’ladi.

Shuni eslatib o’tish joizki, lazer nurining ekrandagi interferensiyasi vaqtidagi ekranning o’rtacha yoritilganligi har bir teshikchadan o’tib ekranda interferensiyalanuvchi to’lqinlar yoritilganliklari yig’indisiga teng bo’ladi. Bu holat lyuksmetr yoki milliampermetr zanjiriga ulangan datchiklar yordamida o’lchanadi.

Lazer qurilmasining old qismida joylashtirilgan ikkita o’ta kichik teshikchali (teshik igna bilan ochilsa, maqsadga muvofiq bo’ladi) metall plastinkadan masofadagi ekranda linza yordamida interferensiya tasviri hosil qilinadi (7.3-rasm).

Es1atma. 1. Lazyerdan boshqa turdagi kuchliroq yorug’lik manbai yordamida ham interferensiya tasvirini ekranda hosil qilish mumkin. Mustaqil ravishda bu ishni bajarish mumkinligini isbotlang. 2. Lazer nuriga qaramang. Ko’z pardasini, qorachig’ini kuydiradi.