|
1.2.rasm. Kvant sistemalardagi o`tishlar: a, b, v - nurli o`tishlar (nur chiqarib o`tishlar) g, d – nursiz o`tishlar (nur chiqarishdagi o`tishlar)
Atomlar diskret energiyali E1 , E2 , E3 ,...En kvant holatlarda bo`la oladilar.
Soddalik uchun energiyalari E1 va E2 E1 energiyali turg’un holatda bo`lsa, tashqi ta’sir natijasida (elektr yoki magnit ta’sir, mexanik yoki issiqlik ta’siri, hamda yorug’lik ta’sirida) u majburiy ravishda energiyali holatga o`tadi. Bu holda qo`zg’otuvchi yorug’lik energiyasi yutiladi. Qo`zg’otuvchi yorug’lik nurlanish energiya zichligiga bog’liq holda 1 holatdan 2 holatga o`tish ehtimolligi turlicha bo`ladi.
Ma’lum vaqt oralig’ida 2 holatda bo`lgan atom hech bir ta’sirsiz o`z-o`zidan 1 turg’un holatga o`tadi. Bu o`tishda u E < hv< E1 E2. bo`lgan ikki holatni qaraymiz.
Energiyali elektromagnit nurlanish foton chiqaradi. Tashqi ta’sirsiz o`z-o`zidan bo`lgan yorug’lik nurlanishiga spontan nurlanish deyiladi.
Eynshteyn va Diraklar hosil bo`lgan ikkilamchi fotonlar uni qo`zg’otuvchi va nurlanishni vujudga keltirgan birlamchi foton chastotasi, fazasi, qutblanganligi va yo`nalishi jihatidan bir xil ekanligini isbotladilar. Demak, majburiy (induksion) nurlanish majbur etuvchi nurlanish bilan kogerent bo`ladi.
Majburiy nurlanish fotoni hosil bo`lgan muhit bo`ylab xarakatlanib, u bilan uchragan uyg’ongan atomlarning nurlanishiga “turtki” beradi. Bu holda ikkilamchi fotonlar harakati davomida majburiy o`tishni vujudga keltirib, ortib boruvchi fotonlar oqimini hosil qiladi. Majburiy nurlanish fotonlari soni uyg’ongan atomlar soniga, yorug’likni muhit tomonidan yutilishi esa muvozanat holatdagi atom sovishiga proporsional bo`ladi.
Termodinamik muvozanat sharoitida majburiy nurlanishga nisbatan nurlanishning yutilishi katta bo`lib, muhitdan o`tayotgan yorug’lik susayadi. Tushuvchi nurlanishni muhit kuchaytirishi bu muhitda sistemaning muvozanatda bo`lmagan holatini vujudga keltirish zarur. Bunga erishish uyg’ongan holatdagi atomlar sonini muvozanat holatdagi atomlar sonidan orttirish bilan amalga oshiriladi. Bu holat inversli joylashish holati deyiladi. Spontan nurlanish natijasida qo`zg’otilgan zarracha energiyasi kichik bo`lgan pectral holatga o`z-o`zidan o`tishi mumkin. Bu o`tishni radiatsiyali yemirilish deb ham ataydilar. Kvant mexanikasiga asosan atom yoki molekula qo`zg’otilgan holatda uzoq vaqt (cheksiz) tura olmaydi. Qo`zg’otilgan holat ma’lum tezlikda yemiriladi. Bu yemirilish birlik vaqtdagi o`tish ehtimolligi A bilan aniqlanadi. Bu o`tishda atom yoki pectral Bor postulatiga mos holdagi energiyali kvant chiqaradi.
hν0=ε1ε2 ( 1.10)
Ushbu o`tishni sxematik tarzda quyidagi ko`rinishda yozish mumkin:
A ( 2) → A ( 1) + hν0 ( 1.11 )
Faqat spontan o`tishlar bor bo`lgan holatlardagi qo`zg’otilgan zarrachalarning o`rtacha yashash vaqti τ0, birlik vaqtdagi ushbu o`tish extimolligi A21(A21 spontan o`tishlar uchun Eynshteyn koeffitsienti deyiladi) bilan quyidagi bog’lanish orqali ifodalanadi.
Τ0=1⁄A ( 1.12)
Yuqori pectral sathlardagi spontan o`tishlar natijasida zarrachalar kontsentratsiyasining N2 o`zgarishi quyidagi ifoda orqali aniqlandi
N2=N20·exp(-t⁄τ) ( 1.13)
Spontan o`tishlar natijasida hosil bo`lgan yorug’lik kvantlari bir xil energiyaga ega bo`lsa ham ular bir-biri bilan o`zaro bog’lanmagan. Bu kvantlarning fazoda tarqalish yo`nalishlari teng ehtimollikka ega. Vaqtning istalgan momentida kvantlar hosil bo`lishi mumkinligi uchun ularning elektromagnit to`lqinlari fazalar bo`yicha bir-biriga bog’liq emas va ular ixtiyoriy qutblanishga ega.
Spontan o`tishlardan farqli ravishda, nursiz o`tishlar A zarrachalarning boshqa bir zarralar yoki boshqa zarrachalar sistemasi B bilan bilan o`zaro ta’sirida hosil bo`lishi mumkin. Xuddi shunday o`zaro ta’sirlar natijasida zarra 1-holatdan 2-holatga yoki aksincha, nursiz holatda(nur chiqarmasdan) o`tadi. To`qnashishlar natijasidagi qo`zg’otilganlik(2-rasm 2-holatga qarang) to`qnashishda qatnashgan zarralar pectra energiyasini ∆U=∆ε kamayishiga(yo`qotilishiga) quyidagi sxema bo`yicha olib keladi:
A(1) + B → A(2) + B (1.14)
To`qnashishlar jarayonining relaksatsiyasi(2-rasm, d – holat)da yoki energiya ∆ε o`zaro ta’sirlashayotgan zarralar ilgarilanma energiyasiga yoki B zarralarni qo`zg’otishga sarf bo`ladi. Bu o`tish quyidagi sxema bo`yicha bo`ladi:
A(2) + B → A ( 1) + B + ∆U (1.15)
A.Eynshteyn gipotezasiga mos ravishdagi (holdagi) majburiy o`tishlar faqat A zarralarning rezonans kvantlar bilan o`zaro ta’siri natijasida hamda (1.8) ifodadagi shart bajarilganda yuzaga keladi, ya’ni ν rezonans chastotali tashqi elektromagnit maydonda majburiy o`tishlar ehtimolligi noldan farqli bo`lishi mumkin. A.Eynshteynning taxminiga asosan, rezonans chastota maydoni mavjudligidagi kvantlarning rezonans yutilishiga mos keluvchi va quyidagi sxema bo`yicha (2-rasm, b-holat) 1-holatdan 2-holatga o`tishlardan
A( 1) + hν → A( 2) ( 1.16 )
o`tishdan tashqari, sistemaning 2-holatdan 1-holatga quyidagi sxema bo`yicha
A( 2 ) +hν0 →A( 1 ) + 2hν0 ( 1.17)
o`tish ehtimolligi ham mavjudligi aytib o`tilgan edi.
2-rasm, v – holatdagi bu jarayon kvantlarning majburiy nurlanish kvant elektronikasining asosi bo`lib xizmat qildi.
Birlik vaqtdagi W12 va W21 majburiy o`tishlarning ehtimolligi rezonansli (rezonanslashgan) kvantlarning hajmiy zichligiga n yoki maydon energiyasining pectral zichligiga to`g’ri proporsionaldir.
W12= w12∙θν , (1.18)
W21= w21∙θν
Bunda : W12 – majburiy yutilish uchun Eynshteyn koeffitsienti
W21 – majburiy nurlanish(nur chiqarish) uchun Eynshteyn koeffitsienti.
Majburiy nurlanish natijasida hosil bo`lgan elektromagnit maydon kvantlari, bu jarayonni hosil qilgan maydon kvantlari bilan o`xshash va bir xildir, ya’ni tashqi maydon va majburiy o`tishlarda hosil bo`lgan kvantlar maydoni bilan bir holdagi tarqalish yo`nalishiga qutblanishga va fazaga ega.
1.2-rasm. Spontan nurlanish
Unga tabiiy yorug’lik nurlanishlari manbalari misol bo`la oladi. Qo`zg’algan (uyg’ongan) holatdagi atomning yashash davri qancha kichik bo`lsa, spontan nurlanish ehtimolligi shuncha ortadi.
1916-yili Albert Eynshteyn termodinamik muvozanat holatini tajribada o`rganishda nurlanishni yutuvchi va nur chiqaruvchi modda orasidagi nurlanishni chiqarish va yutishdan tashqari “alohida o`zaro ta’sir” bo`lishini aytdi. Uyg’ongan holatdagi atomning nurlanishsiz muvozanat holatga o`tishi relaksatsion o`tish deyiladi. Ushbu o`tishni nurlanishni muhit tomonidan yutilishi sifatida qarash mumkin.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
