Lazerlarning yaratilish tarixi gaz lazerlar reja: I. Kirish

7. Ko‘p fotonli jarayonlar

Lazer nurlanishining modda bilan o‘zaro ta’siri mohiyati shu nurlanishning xarakterli xususiyatlari: kogerentligigi, monoxromatliligi, ingichka yo‘naluvchanligi, yuqori intensivlikka egaligi va qisqa davomiyligi kabilar hisoblanadi. Aynan shu ko‘rsatilgan xususiyatlari yangi va xilma-xil fizik jarayonlarga asoslangan bo‘lib, uni fizikaning alohida bo‘limi qilib ajratdi. Nurlanish tizimining yutug‘i o‘zaro ta’sirning boshlang‘ich holatidayoq modda o‘zini namoyon qilishidir, ya’ni elementar aktdan moddaga tashqi maydonning bir necha fotonlari yutiladi. Bu jarayon bir fotonli, ya’ni lazerdan boshqa nurlanish manbalari uchun ko‘p fotonli jarayonga aylanadi.

Ko‘p fotonli uyg‘onishlar shunday jarayonki, kvant sistemasida (atomda, molekulada) elektron bog‘langan bir holatdan (boshlang‘ich), tashqi maydonning bir necha fotonlarini yutishi natijasida, boshqa bog‘langan holatga (oxirgi) o‘tadi. Bunda boshlang‘ich va oxirgi holatlar orasida boshqa bog‘langan elektron holatlari yo‘q deb hisoblanadi. Agar shunday holat mavjud bo‘lsa, foton (yoki bir necha fotonlar) yutganda aniq bir o‘tish sodir bo‘lmaydi, foton (bir necha foton) energiyasi bilan o‘tish energiyasi o‘rtasida rezonans bo‘lmaydi, yoki bunday o‘tish tanlash qoidasi bo‘yicha ta’qiqlangan bo‘ladi. Bu qoida nurlanish xususiyatiga va kvant sistemaga bog‘liqdir. 20.4–rasmda ikki fotonli uyg‘onishning prinsipial chizmasi keltirilgan. Elektronning bir bog‘langan holatdan boshqa holatga ko‘p fotonli o‘tishining prinsipial imkoniyati energiya-vaqt noaniqlik munosabati bilan belgilanadi:

. (20.7)

Kvant mexanikasining dastlabki prinsiplariga ko‘ra, bu munosabat, sistema energiyasini o‘lchash aniqligi va sistema energiyasini o‘lchash uchun ketgan vaqt oralig‘i o‘rtasidagi munosabati bilan tushuntiriladi. Ba’zi bir fizik jarayonni aniq namoyish qiladigan ko‘p fotonli yutilish nurlanishlarini qaraymiz.

rasm

8. Yorug‘likning majburiy kombinatsion sochilishi

Yorug‘likning kombinatsion sochilishi 1962 yilda Vudbyorilar tomonidan kashf etilgan. Sochilgan yorug‘lik spektrida tushayotgan yorug‘likdan chastota bo‘yicha molekulalar ichidagi tebranishlarning chastotalariga teng kattaliklarga farq qiluvchi chiziqlar mavjudligi haqida gapirilgan edi. Kogerent bo‘lmagan nurlanish manbalariga xos bo‘lgan qiyosan kichik yoritilganliklar uchun kombinatsion sochilishning intensivligi juda kam: hattoki juda kuchli chiziqlar (benzol uchun va nitrobenzol uchun 1345 sm^-1) uchun 1 sm³ ga sochilgan yorug‘lik oqimi uyg‘otuvchi oqimning qismini tashkil qiladi. Yoritilganlik 10⁸-10⁹ Vt/sm² ga teng bo‘lganda (bunga quvvatli impuls, lazerlari yordamida erishish mumkin), sochilgan oqimning hissasi keskin o‘sadi va bir necha o‘n protsentga yetadi. Intensivlikning bunday ortishi kombinatsion sochilishning barcha chiziqlariga emas, balki intensivligi eng katta bo‘lgan chiziqlarigagina taalluqli bo‘ladi. Chastotalari ga teng birinchi tartibli chiziqlardan tashqari, yuqoriroq tartibli chiziqlar ( chastotalar) ham paydo bo‘ladi. Nihoyat, sochilish yaqqol ko‘rinadigan yo‘naltirilgan xarakterga ega bo‘ladi.