Palimerlar fizikasi kafedrasi

Kurs ishi obyekti va predmeti. Xalkogenidli shishasimon yarim o’tkazgichli plyonkalar As₂Se₃ tadqiqot obyekti hisoblanadi. Xalkogenidli shishasimon yarim o’tkazgichli plyonkalarni optik va golografik xususiyatlarini o’rganish uchun yig’ilgan antivibratsion stol magistrlik dissertatsiyasining predmetini belgilaydi. Bunda LG-36 lazeri, nurni ikkiga bo’lib beruvchi prizma, ko’zgular, linzalar va yorug’likning intensivligini qayd qiladigan potensiometr.
Kurs ishi maqsadi va vazifalari. Ilmiy tadqiqot o’tkaziladigan obyekt xalkogenidli shishasimon yarim o’tkazgichli plyonkalar As₂Se₃ ning optik va golografik xususiyatlarini o’rganish tadqiqotning maqsadi. Bunda As₂Se_3­ ning difraksion samaradorligi, ya’ni gologramma yozilgan plyonkalarga tushub difraksiyaga uchragan nurning intensevligini tushayotgan nur intensivligiga nisbati, turli temperaturalarda tayyorlangan plyonkalarning yutilish chegarasining o’zgarishi va ularning turli temperaturalarda ishlov berilgandan keyin difraksion samaradorliklarini o’zgarishlarini o’rganish. As₂Se₃ yarimo’tkazgichda As va Se ulushlarini turlicha bo’lganda difraksion samaradorliklarini o’zgarishini o’rganish tadqiqotning vazifasi hisoblanadi.
Ish tuzulmasining tavsifi. Kurs ishi kirish qismi, 2 ta bob, 6 ta bo’lim va adabiyotlar ro’yxatidan iborat.. Kurs ishi kirish va adabiyotlar ro’yxati bilan birgalikda 30 betdan iborat.

I BOB. GOLOGRAFIYA VA UNING QO’LLANILISH SOHALARI.
1.1. Golografiya asoslari.
Golografiya-fan va texnikaning yangi sohasi bo‘lib, u yaqin yillarda vujudga kelgan va kvant elektronikasining yutuqlariga asoslanib rivoj topdi. Golografiya-to‘lqinlarni qayd qilish va qayta tiklash usuli. To‘lqinlar esa turlicha bo‘ladi: yorug‘lik, rentgen, korpuskulyar, akustik va hakozo. 1974 yili ingliz olimi Dennis Gabor tomonidan ishlab chiqilgan yorug‘lik to‘lqinining fazoviy strukturasini yozish va uni qayta tiklash usuli asrimizning ikkinchi yarmida fizika sohasida qilingan muhim kashfiyotlardan biri bo‘ldi.
Golografiya so‘zi yunoncha bo‘lib, “golog”-“to‘liq”, “butun”, “hamma” demakdir. Bu bilan kashfiyotchi golografiyada to‘lqin haqida to‘liq (ham amplitudaviy, ham fazoviy)axborot qayd qilinishini ta’kidlab o‘tgan.
D.Gabor optika, spektroskopiya, radiolokatsiya va aloqa nazariyasida erishilgan so‘nggi yutuqlariga tayanib, birorta ob’yekt tasvirini interferension manzara shaklida yozib olish usulini taklif etdi. Bunda ob’yekt kogerent yorug‘lik bilan yoritilsa, undan qaytgan nurlar fotoplastinkada qayd qilinadi. Shundan so‘ng bu fotoplastinka (gologramma)ning kogerent yorug‘lik oqimi bilan yoritilsa, ob’yektning hajmiy tasvirini ko‘rish (fazoda hosil qilish) mumkin bo‘ladi. Ammo D.Gabor tomonidan olingan birinchi gologrammalar sifati aytarli darajada yaxshi emas edi. Buning asosiy sababi D.Gabor ixtiyorida zarur bo‘lgan kogerent yorug‘lik manbai yo‘q edi. Shuning uchun D.Gaborning bu g‘oyasi kechikdi va uning davrida golografiya keng rivoj topmadi.¹
Gologrammalarning ob’yekt tasvirini yuqori sifatli va hajmiy qilib bera olish xususiyati fotografiya texnikasida yangi imkoniyatlarni ochib bermoqda, golografik kino va televideniya sistemasini tuzish uchun zamin yaratmoqda. Yorug‘lik to‘lqinida mavjud bo‘lgan juda ko‘p miqdordagi axborotni gologrammaga yozish mumkinligi hozirgi zamon elektron hisoblash mashinasidan ming marta tezroq ishlay oladigan hisoblash tuzilmalarning, shuningdek xotirasi o‘ta katta bo‘lgan xotirlovchi tuzilmalarning bir qancha proyekt (loyixa)larini paydo bo‘lishiga olib keldi. Golografik usul yordamida shovqin orasidan foydali signalni va kerakli obrazlarni ajratib olish mumkin. Golografik tasvirlarini optik linzalarning kattalashtirish qobiliyatiga nisbatan bir necha marta kuchliroq kattalashtirishga, murakkab sirtlarni, mikroskopik siljishni o‘lchashga va boshqalarga imkon beradi.
Golografiya usuli mohiyatini oddiyroq qilib shunday tushuntirish mumkin: ya’ni har bir kishi o‘z atrofini o‘rab turgan borliq haqidagi axborotning ko‘p qismini ko‘z orqali sezadi. Ma’lumki, odamning ko‘zi optik sistema bo‘lib, yig‘uvchi linza – ko‘z gavhari va yorug‘lik sezgir ichki parda –to‘r pardadan iborat. Biror ob’yektdan qaytgan yorug‘lik odam ko‘ziga tushadi va linza ko‘z gavhari to‘r pardada o‘sha ob’yekt ta’sirini hosil qiladi. O‘zining ko‘p asrli tarixi davomida odamzot tasvirlarni hosil qilish, ularni uzatish va asrash uchun juda ko‘p miqdorda turli optik asboblar yaratdi. Bu asboblar o‘z ichida linzaga yoki linzalar sistemasi-ob’yektivga egadirlar.
Ammo bu fotosurat ob’yekt haqidagi butun axborotni to‘liqligicha o‘z ichiga oladimi? Yo‘q. Fotoapparat yordamida surat olish jarayonida fotoplasitinkada ob’yektdan qaytgan yorug‘lik to‘lqinining faqat intensivligi, ya’ni amplitudasi qayd qilinadi (intensivlik amplitudaning kvadratiga proporsional). Ammo ob’yektdan qaytayotgan yorug‘lik to‘lqinini faqat intensivligini emas, balki ob’yektning har bir nuqtasi xususiyatiga bog‘liq holda fazasini ham o‘zgartiradi. Masalan, biz uchun notanish bo‘lgan biror ob’yektning fotosuratini ko‘radigan bo‘lsak, hech qachon uning hajmi to‘g‘risida gapira olmaymiz, ya’ni bu ob’yektning eni va balandligi haqida taxminan ayta olsak ham, ammo uning uzunligi (qalinligi) haqida hech narsa ayta olmaymiz. Bundan tashqari bu ob’yektdan fotoapparat ob’yektivigacha bo‘lgan masofani ham aniqlay olmaymiz. Bunday axborotlarni yo‘qolishiga sabab fotoplastinkaning faqat yorug‘likning o‘rtacha intensivligiga reaksiya berishi, lekin ob’yekt bilan fotoplastinka orasidagi masofaga bog‘liq bo‘lgan yorug‘lik to‘lqinining fazasiga reaksiya bera olmasligidir.
Xo‘sh, ob’yekt haqidagi butun axborotni biror yo‘l bilan qayd qilish mumkinmi? Bu savolga birinchi bo‘lib golografiyaning kashfiyotchisi – D.Gabor ijobiy javob berdi.
Golografiya ob’yekt haqida to‘liq axborotni olishga imkon beradi, ya’ni u fotoplastinkada ob’yekt qaytargan yorug‘lik to‘lqinlarining faqatgina amplitudasini qayd qilmay, ularning fazasini ham qayd qiluvchi jarayondir. Xo‘sh, golografiya qachon va qanday vujudga kelgan?
Golografiyaning fizik asosi – to‘lqinlar, ularning interferensiyasi va difraksiyasi haqidagi ta’limot bo‘lib, u niderlandiyalik fizik Xristiyan Gyugens zamoni (17 asr)da paydo bo‘lgan. 19 asr boshlarida Yung, Frenel va Fraungoferlar golografiyaning asosiy prinsiplarini ta’riflash uchun yetarlicha bilimga ega edilar, ammo Dennis va Gaborning ishlariga qadar, buni hech kim qilmadi. Ulardan tashqari 19 asrning ikkinchi yarmida va 20 asrning boshlarida Kirxgoff, Reley, Abbe, Lipman, Volfke va Bregglar ham golografiya prinsiplariga atroflicha yaqinlashishgan. Bunday holni qanday tushuntirish mumkin, balki ularda yetarlicha texnik vositalar bo‘lmagandir. Ammo bunday deb bo‘lmaydi, chunki golografiya kashfiyotchisi Dennis Gabor 1947 yilda lazer nuriga ega bo‘lmagan va o‘zining birinchi tajribalarida yorug‘lik manbai sifatida simob lampasini ishlatgan edi shunday bo‘lsa ham D.Gabor to‘lqin frontini tiklash g‘oyasini to‘liq va aniq ta’riflab, uning amalga oshirish usulini ko‘rsatib berdi.
Faraz qilaylik, fazoda har tomonga to‘lqin tarqatuvchi nuqtaviy monoxromatik manba joylashgan bo‘lsin. U holdi bu manbadan turli yo‘nalishda sinusoida formasiga o‘xshash to‘lqinlar tarqaladi. Bu to‘lqinlarning fazoda tarqalishini xarakterlash uchun turlanish manbaidan bir xil masofada bo‘lgan to‘lqin nuqtalari xarakatini ko‘rib chiqish zarur, ya’ni bu shunday nuqtalarki, ularda hamma to‘lqinlar bir fazaga ega bo‘ladilar. Fazoda bu nuqtalar hosil qiluvchi sirt to‘lqin fronti, deb ataladi. Har tomonga tekis nur tarqatuvchi nuqtaviy manbaning to‘lqin frontlari konsentrik sferalar formasiga o‘xshash bo‘ladi. Manbadan uzoqlashgan sari bu sferalarni radiusi ham ortib boradi. Demak, fazodagi biror nuqtada to‘lqin frontining egriligini aniqlay olsak, bundan biz nuqtaviy manbagacha bo‘lgan masofani topishimiz mumkin.
Agar yorug‘lik to‘lqinining tarqalish yo‘lida birorta jism uchrasa, u holda to‘lqin fronti buziladi. Bu jismdan yorug‘likning qaytishi tufayli, yoritilayotgan jismning turli nuqtalardan kelayotgan to‘lqinlar turlicha amplituda va fazaga ega bo‘ladilar. To‘lqin frontining mana shu amplitudaviy va fazoviy buzilishi jismning formasi haqidagi axborotni, shuning bilan birgalikda uning hajmiy tasvirini ham o‘z ichiga oladi. Mana shularning hammasini e’tiborga olib, D.Gabor predmet tasviri o‘rniga yorug‘lik to‘lqining fazoviy strukturasini, ya’ni predmet haqidagi axborotni tashuvchi to‘lqin frontini qayd qilishni taklif etdi. Keyin u qayd qilingan axborotdan predmet tasvirini tiklash kerakligini aytdi. Predmet haqidagi hamma axborotni tashuvchi to‘lqin frontini ana shu ikki bosqich – qayd etish va tiklashdan iborat bo‘lgan jarayon golografiya, yorug‘lik to‘lqining qayd qilingan fazoviy strukturasi esa, gologramma deb ataladi.²
Qanday qilib yorug‘lik to‘lqining amplituda va fazasini qayd etish mumkin? Bu masalani yechish juda osondir. D.Gabor gologrammani yozish uchun yorug‘likning ikki kogerent oqimini, interferensiyasi hodisasini hamda gologrammadan tasvirni tiklashda yorug‘likning difraksiya hodisasini qo‘llashni taklif etadi.