Yorug‘likning molekulyar sochilishi

Yorugʻlikning sochilishi -muhitda tarqalayotgan yorugʻlik dastasining mumkin boʻlgan barcha yoʻnalishlarda ogʻishi. Muhitning har xil jinsliligi va yorugʻlikning modda zarralari bilan oʻzaro taʼsiri Yo. sta sabab boʻladi. Bunda yorugʻlikning intensivligi, spektri va qutblanishi oʻzgaradi. Yo. s. asosida molekulalar, suyukliklar va h. k.ning tuzilishi oʻrganiladi. Yorugʻlikning Reley sochilishi (Reley qonuni), yorugʻlikning molekulyar sochilishi, yorugʻlikning kombinatsion sochilishi va b. xillari mavjud.YO. s. hodisasidan fizika, kimyo va texnikaning turli sohalarida, turlituman tadqiqotlarda keng foydalaniladi. Yo. s. spektri yordamida moddalarning atom va molekulyar harakteristikalari, ularning elastiklik, relaksatsion va b. doimiylari aniqlanadi. Zarralarning oʻlchamlari va shakllarini aniqlashning koʻpgina usullari Yo. s. hodisasiga asoslangan. Lazer spektroskopiya asosida yorugʻlikning majburiy sochilish jarayoni yotadi va undan lazerlarsa keng foydalaniladYorug‘likning majburiy kombinasion sochilishini 1962 yilda Vudberi va Nglar birinchi bo‘lib kuzatdilar. Quvvati katta bo‘lgan yoqut lazeri nurlanish impulsi vaqtini yanada qisqartirish maqsadida nitrobenzol to‘ldirilgan Kerr yacheykasidan foydalanilgan edi. Tajriba asbobining optik sxemasi quydagicha. Chizmadan ko‘rinib turibdiki, lazerning rezonatori ko‘zgulari orasida yoqut nurlagich ham, Kerr yacheykasi va tadqiq etiladigan muhit joylashgan. Kerr yacheykasi bunda ochib-yopqich-zatvor vazifasini bajaradi. Bu yerda tadqiq etiladigan muhit qolib, lazer nurlanganda tushirib olingan spektrda Kerr yacheykasiga to‘lg‘azilgan nitrobenzoldan sochilgan nur chizig‘i paydo bo‘lgan, ya’ni to‘lqin uzunlikdagi lazer nuri chizig‘idan boshqa to‘lqin uzunlikdagi majburiy nurlanish chizig‘i kuzatilgan. Bu chiziqning asosiy nur chizig‘iga nisbatan chastotalar bo‘yicha siljishi
bo‘lgan. Paydo bo‘lgan bu chiziqni tez orada nitrobenzolning majburiy kombinatsion sochilish stoks chizig‘i deb tushuntirildi. Ma’lum bo‘ldiki, lazer nurining quvvati busag‘a qiymatidan oshsa bu chiziq paydo bo‘lar ekan. Keyinchalik turli asbob uskunalarda bunday tajribalar ko‘plab o‘tkazilgan. Odatdagi kogerent bo‘lmagan yorug‘lik manbalaridan chiqqan nurlanish bilan yoritilganda muhitdan sochilgan yorug‘lik intensivligi tushuvchi yorug‘lik intensivligining 10^-6-10^-7 qismini tashkil etadi. Uyg‘otuvchi nur yoki damlash to‘lqini, ya’ni muhitni yoritayotgan yorug‘lik intensivligi 10⁸-10⁹ vt/sm² ni tashkil etsa sochilish intensivligi tushuvchi nurning o`nlab foizini tashkil etishi mumkin. Albatta, intensivlik hamma kombinatsion sochilish chiziqlarida bunday oshmaydi, ayrim tanlangan chiziqlar intensivligi oshishi mumkin. birinchi tartibli stoks va antistoks chiziqlaridan tashqari yuqori tartibli , va hakozo garmonikalar ham kuzatiladi. Quyidagi tajriba uskunasiga nazar tashlaylik Lazerdan taralgan nur V sochuvchi muhitga tushadi. Sochilgan yorug‘lik F filtrdan o‘tib, L linza orqali SS ekranga tushuriladi. O‘ng tomonda ekran bizga qaratib qo‘yilgan. Markaziy nuqta lazer nurining o‘z yo‘nalishi, stoks chiziqlari ham shu nuqtaga to`plangan, antistoks chiziqlar konsentrik aylanalar tariqasida joylashgan.

21-v 1. Сунъий нурланиш манбалари
Нурланиш деб энергияни нур чиқарувчи жисмдан ютулувчига узатилишига айтилади. Физикавий таъриф билан айтилганда оптик нурлар электромагнит тўлқинларидир. Атрофимиздаги хар қандай жисмлар харорати абсолют нолдан юқори бўлганда электромагнит тўлқинларни тарқатади. Бу жараѐн ўзида йиѓилган энергияларни тарқатиш даврида давом этади. Электромагнит тўлқинларининг умумий спектрида оптик нурларнинг қисми жуда кичикдир. УФБ-1А бактметри сунъий нурланиш манбалари хосил қилаѐтган эффектив катталиклар тизими бирлигида текисликдаги бактерицид нурланишни ўлчашга мулжалланган. Асбобнинг спектрал сезгирлиги (4.11- расм) махсус яратилган "ВАНДА" фотоэлементининг спектрал тафсифномаси орқали аниқланади. Бактметрнинг ўлчаш чегараси 5000 мбк.м-2 . Келтирилган ўлчаш хатолиги ± 20% дан ошмайди. Асбоб алохида таъминланади. Уфидозиметри (УФД-73) текисликда сунъий манбалардан тарқалаѐтган УБ нурланиш миқдорини ўлчашга мўлжалланган. Уфиметрнинг қабул қилувчи қисми ва тафсифномалари УФИ-73 уфиметрига ўхшаш. Ўлчаш энергетик катталиклар бирликлари тизимида олиб борилади. Асбобнинг ишлаши фотоэлемент токини электр импульсларига айланишига асосланган бўлиб унинг частотаси УБ нурланиш катталигига пропорционалдир. Нурланиш миқдори беш разрядли счетчик ѐрдамида импульслар сонини санаш оркали ўлчанади. Счетчикнинг сигими 106 импульс бўлиб, ўлчаш бирлиги 0,02 Вт·мин·м-2 . Нурланиш микдорини улчашдаги хатолик ± 5%. Асбоб тармокдан ѐки аккумулятордан таъминланади.

21-v.2 Оптик квант генераторлари

1939 yilda V.A.Fabrikant birinchi marta yorulikni kuchaytiradigan muxit hosil qilish mumkinligini va shu muxitda nur majburiy nurlanish xisobiga kuchaytirilishi oyasini ola surdi. 1953 yilda I.G.Basov bilan A.M.Proxorovlar, AQSH dan Ch.Tauns bilan Veberlar tomonidan santimetr to’lqin uzunligidagi elektromagnit to’lqinlarni kuchaytiradigan molekulyar generatorlar yasaldi, bu generatorlar mazerlar deb ataladi. 1960 yilda esa T. Meyman tomonidan qattiq jismli, optik diapazonda (l = 6943 A°) ishlaydigan optik generator yasaldi. Bunday generatorlarni lazerlar deb ataladi. Nurni kuchaytiradigan aktiv muxitning tipiga qarab lazerlar - qattiq jismli, gazli, yarim o’tkazgichli va suyuqlikli lazerlarga bo’linadi. Yanada aniqroq aytganda lazerlarning turlarini sinflashda majburiy yiish (optik nakachka) usuli ham muxim rol o’ynaydi. Majburiy yiish usullari - optik, issiqlik, kimyoviy, elektroionizasion va boshqa usullardan iborat bo’ladi.Bundan tashqari generasiyalash turi uzluksiz yoki impulpsli bo’lishi mumkin.Lazerlar uchta asosiy qismdan iborat bo’ladi:1) Aktiv muxit - metastabil holatga ega bo’lgan modda.2) Majburiy yiish (optik nakachka) sistemasi - aktiv muxitda inversiyali joylashish holatini hosil qiladigan qurilmalar. Inversiyali joylashish holati deb asosiy holatdagi atomlar soniga nisbatan uyongan holatdagi atomlar sonining ko’p bo’lishiga aytiladi.3) Optik rezonator - lazer nurlanishini shakllantiruvchi qurilma.Biz ko’rdikki, muxitga tushgan w chastotali nur, modda atomlari-dan birining w=(E_n-E_m)/h chastotasiga mos kelsa, bu holda atom ye_m ® ye_n xolatga o’tsa, bu majburiy o’tishda u nyrni yutadi. (E_n > ye_m) , agar ye_n ® ye_m o’tish sodir bo’lsa, u holda tushayotgan nurning intensivligi muxitdan o’tishda kuchayadi.Muxit orqali o’tgan nurning intensivligi Buger qonuniga asosan aniqlanadi:I = I₀ ye^-mX (16.16)bunda, m > 0 bo’lsa, nur muxitda yutiladi, m < 0 bo’lsa, nur muxitdan o’tishda kuchayadi. Kvant generatorida m < 0 xolat vujudga keltiriladi. T.Meyman yasagan birinchi qattiq jismli muxitga ega bo’lgan lazer bilan tanishaylik. Kuchaytirgich sifatida alyuminiy oksidi Al₂O₃ olingan bo’lib (rubin yoki qizil yoqut) kristall panjarasining baozi tugunlarida uch valentli Cr³⁺(0,005%-xrom) joylashganBu qizil yoqutning uzunligi 5 sm, diametri esa 1 sm bo’lgan sterjen ko’rinishidadir. Uning asoclari o’zaro parallel va juda yaxshi silliqlangan.

Sterjenning bir tomoni nur o’tkazmaydigan kumush qatlami bilan qoplangan, ikkinchi tomoni ham xuddi shunday kumush bilan qoplangan bo’lib, bu tomon faqat 8 % nurni o’tkazadi, xolos. Asbobning sxemasi 16.2 - rasmda keltirilgan.O’tish jarayoni esa quyidagicha:
27-v.1 yorug’likning yutilish qonunlari.
I = I_o e^-d (3.13)qonuniyat bilаn kаmаyib borаdi. Bu erdа I_o - tushuvchi yorug’lik intensivligi, d – moddаning qаlinligi. Аgаr d = 1/ bo’lsа, I = I₀/e bo’lаdi.Jismdаn o’tаyotgаn yorug’lik intensivligini e mаrtа kаmаytirаdigаn qаtlаmning qаlinligigа teskаri bo’lgаn kаttаlik yutilish koeffitsientidir: = 1/d.YUtilish koeffitsienti moddа xаrаkteristikаsi bo’lib, u to’lqin uzunligi, temperаturа kаbi fаktorlаrgа bog’liq.Vаvilov - CHerenkov nurlаnishi. Doppler effekti.Gаmmа nurlаr suyuqlik orqаli o’tgаndа xаvorаng tusdаgi kuchsizginа nurlаnish kuzаtilаdi (CHerenkov). Gаmmа nurlаr suyuqlik аtomlаridаn urib chiqаrgаn tez hаrаkаtlаnuvchi elektronlаr bu nurlаnishni vujudgа keltirishi аniqlаndi.Lekin bu nurlаnish elektronlаrning tormozlаnishi nаtijаsidа emаsligi mаolum bo’ldi. Bu nurlаnishni Vаvilov vа CHerenkov tekshirgаni uchun Vаvilov-CHerenkov nurlаnishi deyilаdi. Vаvilov-CHerenkov nurlаnishi ro’y bergаndа elektronning tezligi yorug’likning shu muhitdаgi tezligidаnkаttаbo’lаdi,yaoni=c/n,n>1,Аgаr c>>c/n shаrt bаjаrilsа, Vаvilov- CHerenkov effekti kuzаtilishi mumkin.Mаsаlаn: Suvgа joylаshtirilgаn So⁶⁰ izotopidаn tаrqаlаyotgаn yuqori energyali  - zаrrаlаrning tezligi 0,8 S gа teng. Suvdа yorug’likning tаrqаlish tezligi esа 0,75 S. SHuning uchun suvdа Vаvilov - CHerenkov effekti, o’qi elektronnning hаrаkаt yo’nаlishi bilаn mos tushgаn konusning yasovchilаri bo’ylаb kuzаtilаdi (3.4-rаsm).Nurlаnish burchаgi :sos =s/n= (3.14)formulа bilаn аniqlаnаdi.Vаvilov-CHerenkov nurlаnishini hosil bo’lishi zаryadli zаrrrаchа muhitdаn o’tgаndа, kuchsiz bog’lаngаn elektronlаr siljib, аvvаlgi holаtigа qаytishdа elektromаgnit to’lqin sochаdi. Bu to’lqin kogerent bo’lib interferentsiyalаnаdi vа yuqoridаgi 3.14 munosаbаt аniqlаydigаn yo’nаlishdа tаrqаlаdi.

27-v.2 3va 4 sathli lazerlar

Muhitni g‟alayonlangan (uyg‟ongan, qo‟zg‟algan) holatga keltirish (aktivlashtirish) qo‟zg‟atuvchi qurilma yordamida “qo‟zg‟otib” amalga oshiriladi. Qattiq jismli lazerlarda qo‟zg‟atish yoki “optik tazyiq” kuchli yorug‟lik yordamida bajariladi. Gazli lazerlar elektr razryadi (uchqun)dan foydalaniladi. yarimo‟tkazgichli lazerlar faol muhit ishchi qismi p-n o‟tish orqali elektronlar oqimi (elektr toki) ni o‟tkazishga asoslanib ishlaydi. Invers bandli muhit nurlanishi intensivligini oshirishda rezonatorlar (ikkita yaqin shaffof ko‟zgular) dan foydalaniladi.Tarqalayotgan fotonlarning faol muhit orqali ko‟p marta o‟tishi rezonator yordamida amalga oshiriladi. Lazerlarda ular tutib qoluvchi va kuchaytiruvchi vazifasini bajaradi.Lazerlarning ish jarayonini 3 yoki 4 sathli modelda ko‟rsatish mumkin. Uch sathli generatorlarda “lazer nurlanish” elektronlarning invers joylashishi asosida sath bilan “uyg‟ongan” sathlarning birortasi orasida, to‟rt sathli generatorlarda esa ikkita “uyg‟ongan” sathlar orasida ro‟y beradi. Uch sathli sxema bilan ishlaydigan lazerlarga yoqut (rubin) lazeri misol bo‟la oladi. Bu guruhga kirgan xrom Cr ^3 , samariy , uran U , neodim Nd ^3 va boshqa elementlardan tuzilgan lazerlar kiradi. Rubin (yoqut) lazerda 0,05% gacha xrom Cr ^3 ionlari qo‟shilgan alyuminiy oksid Al₂O₃ dan tayyorlangan kristall ishlatiladi Lazerlarda asoslari parallel bo‟lgan silindriksterjen ishlatiladi. Impulsli lampadan chiquvchi yorug‟lik faol muhitda tebranish hosil qiladi. Lazer nurlanishini hosil qilishda bir nechaming joulgacha energiyali zaryadlangan kondensatorlar batareyasi lampa orqali razryadlanadi. Lampa qisqa muddatlar yorug‟lik oqimi bilan yoqut o‟qini yoritadi. Impulsli lampaning kuchli yorug‟lik oqimi yoqutga tushganda, xrom ionlari lampadan chiqayotgan nuolanish spektrining yashil va sariq qismlarini yutib, “uyg‟ongan” holatga, ya‟ni uchinchi energetik sathga o‟tadi. Xrom ionlari qisqa vaqt turgach, spontan holda nurlanishsiz ikkinchi (metastabil) holatga o‟tadi. bu nurlanishga tayyor faol muhitni hosil qiladi. Lampa nurlanishidan turtki olib, lazer nurlanishi hosil qilinadi. Lazerning nurlanish quvvati 2 Kvtgacha etadi. Uning foydali ish koeffitsienti 0,1-10% ni tashkil etadi. Lazer so‟zi inglizcha “laser” so‟zidan olingan. “Laser” so‟zi esa “Light Amplification by Stimulated Emission of Ratiation” iborasining bosh harflaridan olingan bo‟lib, “Majburiy nurlanish tufayli yorug‟likning kuchayishi” ma‟nosini anglatadi.
27-v.3. miqdor spectral tahlil