|
Sinash uchun savollar:
1.
Oq yorugʻlik deb qanday turdagi yorigʻlikga aytiladi?
2.
Dispersiyasi hodisasiga tarif bering.
3.
Dispersiyasi hodisasi qanday turlaga ajraladi?
4.
Oq yorugʻlikni prizmadan oʻtkandan keyin spektorlarga ajralishini fizik
mohiyatini tushuntiring?
184
4-laboratoriya ishi
HE-NE-LAZER BILAN LLOYDNING AKSLANTIRISH TAJRIBASI
(
Qoʻshimcha foydalanish uchun adabiyotlar: 10, 19, 21, 22, 24, 54, 55, 60.
)
Tajriba maqsadi:
Toʻgʻri va qaytgan ikki nurlar interferensiyasini kuzatish.
Lazerning toʻlqin uzunligini aniqlash
Qisqacha nazariya:
Lazer (ing. laser; Light Amplifi cation by Stimulated
Emission of Radiation-majburiy nurlanish yordamida yorugʻglikning kuchayishi
maʼnosini anglatadigan soʻz birikmalarining bosh harflaridan olingan), optik kvant
generator - ultrabinafsha, infraqizil va koʻzga koʻrinadigan soha diapozondagi
nurlanishlarni hosil qiluvchi qurilma; kvant elektronikadagi asosiy qurilmalardan
biri. Birinchi lazer 1960-yilda yoqutda amerikalik olim T. Meyman tomonidan
yaratilgan.
Lazerni ishlashi atom va molekulalarning majburiy nurlanishiga asoslangan. Lazer
har xil energiya (elektr, yorugʻlik, kimyoviy, issiklik va h.k.) ni optik diapozondagi
kogerent elektromagnit nur energiyasiga aylantirib beradi. Lazer boshqa yorugʻlik
manbalardan kogerentligi, monoxromatikligi, juda kichik burchak ostida
yoʻnalganligi bilan, nur kuvvatining katta spektral zichlikka, juda yuqori tebranish
chastotasiga egaligi bilan farqlanadi. Aktiv muhitga koʻra, lazer quyidagi
guruhlarga boʻlinadi: 1) qattiq jism va suyuqlikdan tayyorlangan lazer; 2) gazli
lazer; 3) yarimoʻtkazgichli lazer. Bulardan tashqari, eksimer, kimyoviy va h.k.
lazer xillari ham bor. Lazerda teskari bogʻlanish optik rezonator (ikki koʻzgu)
yordamida amalga oshiriladi. Koʻzgular orasiga aktiv modda joylashtiriladi. Nur
toʻlqini koʻzgulardan qaytib, yana aktiv moddadan oʻtadi, unda majburiy
oʻtishlarni yuzaga keltiradi. Koʻzgulardan biri qisman shaffof boʻlib, u cheksiz
koʻp oʻtishlardan keyin kuchaygan nurni tashqariga chiqib ketishiga xizmat qiladi.
Lazer ning ishlash tamoyilida atom tuzilishi muhimdir. Moddalarni tashkil qilgan
atomlarni energetik holatlari (orbitasi) har xil. Pastki orbitada zarrasi boʻlgan atom
turgʻun, yuqori orbitada zarrasi boʻlgan atom beqaror boʻladi. Yuqori orbitada
zarra uzoq turmaydi. Maʼlum vaqt oʻtgach, zarra pastki orbitaga tushib, atom
185
oʻzidannur chiqaradi. Yuqori energetik holatlar (orbita) dagi oʻz-oʻzidan pastga,
yaʼni, energetik turgʻunroq holatga tushmasa, uni turtib tushirib yuborishi mumkin.
Buni fanda majburiy nurlatish deyiladi. Togʻ ustidan pastga yumalatilgan bitta tosh
bir necha toshni yumalatib tushirganidek, moddaning bitta zarrasi turtib yuborilsa,
barcha orbitalardagi zarralar qoʻzgʻaladi. Atom chiqargan nur bilan yutilgan nur
koʻshilib, ikkitasi toʻrtta, toʻrttasi sakkizta va h.k. lazer nuriga aylanadi. Bu
nurlarni kvant generator (elektr signal kuchaytirgichiga oʻxshab) kuchaytirib,
gʻoyat toʻgʻri yoʻnalgan nur (energiya)ga aylantirib beradi. Energiya manbai
(oʻzgarmas tok, yuqori yoki oʻta yuqori chastotali tok, optik yoki lazer nuri,
elektron nur dastasi) hisobiga aktiv moddadagi elektronlar yuqori (uygʻotilgan)
sathlarga oʻtib, inversiya holati (elektronlar soni yuqori sath
𝑁
2
da quyi sath N,
dagiga nisbatan koʻp boʻladi) vujudga keladi. Ularga biror energiya manbai bilan
taʼsir ettirilsa (yorugʻlik nuri), aktiv modda ishga tushadi. Bunda elektronlarga
berilgan energiya bir necha ming marta koʻpayadi va shu onda lazer nuri shaklini
oladi.
Yorugʻlikning tabiati koʻp yillar mobaynida munozaralarga sabab boʻlgan. 1690
yilda Xristian Gyuygens yorugʻlikni toʻlqin xossasiga ega deb talqin qilgan; 1704
yilda Isaak Nyuton yorugʻlik nurini zarrachalar oqimi deb izohlagan. Bu
qaramaqarshilikni kvant mexanikasi hal qilib, zarracha toʻlqin dualizmi gʻoyasi
yuzaga kelgan.
XIIX a XIX asrlarda interferension tajribalar yorugʻlik tabiatiga nisbatan ancha
oydinlik kiritgan. Bu tajribalarni xarakterlovchi asosiy prinsiplarga koʻra, qaytish,
sinish, blokirovka va nurning sochilishi kabi toʻlqin optik metodlar orqali
manbadan chiqayotgan yorugʻlikni ikkita osongina ta′sirlashadigan nurga keltirish
mumkin. Shuning uchun ikkita nurning bir-biri bilan ta′sirlanishini nurning
interferensiyasi deb atashadi.
74-rasmga koʻra, yorugʻlik manbai A ning mavhum tasviri A′ koʻzguda lazer
nurining akslanib qaytishi oqali yuzaga keladi. Toʻgʻri va qaytgan nurlar
proyeksion ekranda interferensiyalanadi. Toʻlqin intensivligining maksimumlari
186
doimo A dan A′ gacha masofada nurlar yoʻli orasidagi farq
𝛥𝑠
, toʻlqin uzunligiga
л
karrali boʻlgan joyda joylashadi.
Katta L masofalarda ikki qoʻshni maksimumlar (yoki minimumlar) orasidagi
masofa d uchun quyidagi munosabat oʻrinli:
𝜆 =
𝑎 𝑑
𝐿
(4.2)
a: A bilan A′ yorugʻlikmanbalari orasidagimasofa
d: ikkita maxsimum orasidagi masofa
L: ekran bilan A yoki A′ yorugʻlikmanbai orasidagi masofa
λ: toʻlqin uzunligi, A yorugʻlik manbai bilan A′ mavhum yorugʻlik manbai
orasidagi a masofa oddiy optik qurilmada aniqlanadi.
74-rasm 75-rasm
74-rasm. LLoydning akslanish tajribasida nurning sxematik bosib oʻtadigan yoʻli.
A: yorugʻlik manbai (He-Ne laser). A′: mavhum yorugʻlik manbai.
𝑎
: A bilan A′
orasidagi masofa. L: yorugʻlik manbai A yoki A′ bilan ekran orasidagi masofa
75-rasm. A va A′ yorugʻlik manbalariningH linza orqali yarim shaffof ekranda
akslanishi. A: yorugʻlik manbai (geliyevo-neonoʻy lazer). A′: mavhum yorugʻlik
manbai. H: aks ettirish linzasi.
𝑎
: A bilan A′ orasidagi masofa. B: ekranda A bilan
A′ yorugʻlikmanbalari orasidagimasofa. g: obyekt masofasi q linzadan A va A′
gacha masofa. b: tasvir masofasi q ekrandan H linzagacha masofa. R: koʻzgu.
187
Buning uchun ikkita A bilan A′ yorugʻlik manbalari linza orqali S ekranda ravshan
tasvirlangan. 75-rasmdan akslanish tenglamasini chiqarish mumkin:
𝑎
𝑔
=
𝐵
𝑏
yoki
𝑎 = (𝐵 𝑔)/𝑏
(4.3)
𝑎
: A bilan A′ yorugʻlik manbalari orasidagi masofa
B: ekrandagi A bilan A′ yorugʻlik manbalari orasidagi masofa
g: obyekt masofasi q linzadan A va A′ gacha masofa
b: tasvir masofasi q ekrandan H linzagacha masofa
L masofa uchun quyidagi munosabat qoʻllaniladi:
𝐿
𝑔
𝑏
(4.4)
Agar akslantiruvchi linzaningfokus masofasi f ma′lum boʻlsa, obyekt masofasi g
akslantirish tenglamasi yordamida olinishi mumkin:
1
𝑔
=
1
𝑓
−
1
𝑏
yoki
𝑔 =
𝑓 𝑏
𝑏−𝑓
(4.5)
(4.3), (4.4) va (4.5) tenglamalardan
𝜆
toʻlqin uzunligi uchun quyidagi nisbat kelib
chiqadi:
𝐴 =
𝑑
𝐿
𝑓 𝐵
𝑏−𝑓
=
𝑑
𝑓 𝐵
𝑏
2
(4.6)
Do'stlaringiz bilan baham: |
