Oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi z. M. Bobur nomidagi andijon davlat universiteti magistratura bo’limi Fizika kafedrasi

1.2. Lazer nurlarini hosil qilish

XIX asrning oxiri va XX asrning boshlariga kelib optikadagi bir qator har xil fizik jarayonlarni tushuntirishda korpuskulyar va to`lqin tushunchalaridan foydalanilgan. Ko`plab optik hodisalarni, masalan, difraksiya yoki interferensiyani, yorug’likning to`lqin tabiati asosida tushuntirish mumkin. Bu holda to`lqin elektromagnit tebranishlardan biri sifatida qaraladi hamda elektr va magnit maydoni amplitudasi bilan xarakterlanadi. Shu bilan birga u chastota va to`lqin uzunligiga ega, ular bir-biri bilan quyidagi ifoda orqali bog’langan

λ=c/ν (1.1)

bu yerda: c – vakuumdagi yorug’lik tezligi.

Elektromagnit tebranishlar tabiatida uchraydigan chastotalar diapozoni juda kengdir. Shuning uchun, qulaylik maqsadida, chastotalar diapozoni shartli ravishda bir qator sohalarda ajratilgan. Elektromagnit tebranishlari bu sohalarda aniq, o`ziga xos xususiyatlarga ega. Elektromagnit tebranishlarning chastotalar spektri va to`lqin uzunliklari diapozoni 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval. To`lqin uzunliklari, m
10⁵ 10¹ 10^-1 10^-3 10^-5 10^-7 10^-9

tovush chastotalari

O’YUCH

O’YUCH

ifraqizil

N

infrabinafshalar

rentgen rlar

Kvantlar

10³ 10⁵ 10⁷ 10⁹ 10¹³ 10¹⁵ 10¹ Chastotalar, Gs
Elektromagnit maydonlarning energetik xarakteristikasi bu – elektromagnit energiyaning xajmiy zichligidir va u θ

θ=∫θ_νdν=(E²+H²)/8π (1.2)

bu yerda θ_ν-nurlanishning spektral hajmiy zichligi, uning birligi J/sm³·Gts, E- to`lqin elektr maydonining o`rta kvadrat kuchlanganligi, H- to`lqin magnit maydonining o`rta kvadrat kuchlanganligi.

Elektromagnit to`lqinlarning moddalarga (muhitga) samarali ta’siri energiya oqimining zichligi yoki eletromagnit maydonning intensivligi (jadalligi) J( Vt/sm³) bilan aniqlanadi. Elektromagnit maydon E (V/sm) bilan intensivlik quyidagi ifoda bilan bog’langan

E=( 4 πJ /S)^1/2=α₀√J (1.3)

Geometrik optik yaqinlashishlarda yorug’likni bir jinsli muhitda to`g’ri chiziqli ko`rinishda tarqalayotgan yorug’lik kvantlari dastasi ko`rinishda qabul qilish (tasavvur qilish) qulaydir. Yorug’lik kvantlarining energiyasi nurlanish chastotasi bilan aniqlanadi.

U_r= hν (1.4)

bu yerda, h=6,62·10^-34 J·s – Plank doimiysi

Bunday korpuskulyar yondashishlarda monoxromatik yorug’likning intensivligi fotonlarning hajmiy kontsentratsiyasi n va ularning energiyalari orqali ifodalanadi:

J=h·ν·n_r·c (1.5)

Asr boshidan oxirigacha yechilmagan masalalardan biri bu – termodinamik muvozanatdagi sistemalardagi nurlanishning spektral zichligini aniqlashdan iborat edi. Klassik termodinamikadan olingan Reley – Jins formulasi

θ_ν= 8·π·ν²·k·T⁄c³ (1.6)

eksperimental tarzda (ravishda) olingan natijalarni θ(ν) faqat katta to`lqin uzunliklari uchun, hν<-23 J/K, Bolsman doimiysi, T- sistemaning muvozanatdagi temperaturasi) tushuntirar edi. Shu bilan birga, eksperiment natijalari Plankning empirik formulasi bilan mos tushar edi:

θ_ν=8πν²/c³· hν⁄(e^hν/kT- 1) ( 1.7)

Ushbu formulani kvant tushunchalar asosida olish uchun (kvant tushunchasi bu – kvant sistemalarida atom va molekulalar yorug’likning yutilishi va nurlanishida bir energetik holatdan ikkinchi bir energetik holatga o`tadi) 1916-yili A.Eynshteyn tabiatda majburiy nurlanish jarayoni borligini bashorat qilgan edi. Buning mazmuni quyidagicha: kvant sistemalarida, ya’ni diskret ehtimolliklarga ega bo`lgan sistemalarda, spontan va nursiz, nurlanish bo`lmagan o`tishlardan tashqari majburiy o`tishlar ham bo`lishi mumkin, bu o`tishlarda (majburiy) elektromagnit maydon yuzaga keltiradi. 1.2-rasmda 1 va 2- energetik holatlar orasidagi (E<sub>1</sub> va E<sub>2</sub>) mumkin bo`lgan o`tishlar sxematik tarzda ko`rsatilgan.
hv₀

a) b) _v) ^{g) d)}