Atomning majburiy nurlanishi. Oldingi mavzuda qayd etilganidek, atom asosiy holatda bo‘lganida nurlanmaydi va unda cheksiz uzoq vaqt davomida turadi. Ammo atom boshqa ta’sirlar natijasida uyg‘ongan holatga o‘tishi mumkin. Odatda, atom uyg‘ongan holatda uzoq bo‘lmay, yana qaytib, asosiy holatga o‘tadi va bunda energetik sathlarning farqiga teng energiyali foton chiqaradi. Bunday o‘tish o‘z-o‘zidan ro‘y bergani uchun chiqariladigan nurlanish spontan nurlanish deyiladi va chiqarilgan nurlar kogerent bo‘lmaydi. Ammo A.Eynshteynning ta’kidlashicha, bunday o‘tishlar nafaqat o‘z-o‘zidan,
balki majburiy ham bo‘lishi mumkin. Bunday majburiy o‘tish uyg‘ongan atom yonidan o‘tayotgan foton ta’sirida ro‘y berishi mumkin (7.2-rasm).
Uygo‘ongan holat Uygo‘ongan holat
h v
h v
Asosiy holat b) Asosiy holat
7.2-rasm.
Natijada atom uyg‘ongan holatdan asosiy holatga o‘tishida chiqariladigan foton, bu o‘tishni vujudga keltiradigan foton bilan bir xil bo‘ladi. Boshqacha aytganda, har ikkala foton ham bir xil chastotaga, harakat yo‘nalishiga, fazaga va qutblanish yo‘nalishiga ega bo‘ladi. Rus fizigi V. Fabrikant majburiy nurlanish yordamida yorug‘likni kuchaytirish usulini taklif qildi. Bu usulning mohiyatini tushunish uchun quyidagi misolni ko‘raylik. Ayrim moddalarning atomlarida shunday uyg‘ongan holatlar mavjudki, atomlar bu holatlarda uzoq vaqt davomida bo‘lishi mumkin. Bunday holatlar metastabil holatlar deyiladi. Metastabil holatlar bilan yoqut kristali misolida batafsil tanishaylik.
Yoqut lazeri. Yoqut kristali aluminiy oksid Al2O3 dan iborat bo‘lib, Al ning ba’zi atomlari o‘rnini xromning uch valentli Cr3 + ionlari egallagan bo‘ladi. Kuchli yoritilish natijasida xrom atomlari 1 asosiy holatdan 3 uyg‘ongan holatga majburiy ravishda o‘tkaziladi (7.3-rasm).
Xrom atomining uyg‘ongan holatda yashash davri juda kichik (10–7s) bo‘lganligi uchun u yoki spontan ravishda (o‘z-o‘zidan) 1 asosiy holatga o‘tishi yoki nurlanishsiz 2 holatga o‘tishi (metastabil holat) mumkin (7.3-rasm). Bunda energiyaning ortiqcha qismi yoqut kristalining panjarasiga beriladi. 2 holatdan 1 holatga o‘tishning tanlov qoidalariga muvofiq man qilinganligi xrom atomlarining 2 holatda to‘planishiga olib keladi. Agar majburiy uyg‘otish juda katta bo‘lsa, 2 holatdagi atomlarning konsentratsiyasi 1 holatdagidan juda katta bo‘lib, 2 holatda elektronlarning juda zich joylashuvi ro‘y beradi (7.4-rasm). Agar yoqutga xrom atomining metastabil holati (E2) va asosiy holati (E1) energiyalarining ayirmasiga teng, E2 – E1 = hv energiyali birorta foton tushsa, unda ionlarning 2 holatdan 1 holatga majburiy o‘tishlari ro‘y berib, energiyasi dastlabki fotonning energiyasiga teng bo‘lgan fotonlar chiqariladi.
3
Majburiy uyg‘otish
Spontan o‘tish
Spontan o‘tish
λ = 0,6943 μm
2
1
Metastabil holat
3
7.3-rasm.
2
2
1
1
7.4-rasm. 7.5-rasm.
Bu jarayon ko‘chkisimon rivojlanib, fotonlarning soni keskin ortib boradi (7.5-rasm). Bu fotonlarning nafaqat chastotalari, balki fazalari, tarqalish yo‘nalishlari va qutblanish tekisliklari ham bir xil bo‘ladi. Natijada yoqutdan kuchaygan kogerent yorug‘lik dastasi, ya’ni lazer nuri chiqadi.
7.6-rasmda yoqut lazerini hosil qilish sxemasi ko‘rsatilgan. Yoqut tayoqcha
1 xrom atomlarining metastabil holatga o‘tishini ta’minlovchi 2 gazli lampa bilan o‘ralgan. Yoqutning temperaturasi zarur qiymatda saqlanishini ta’minlash maqsadida sovitish sistemasi 3 ulangan.
Lazer nuri
3
7.6-rasm.
Boshqa lazerlarning hosil bo‘lish mexanizmi ham shunga o‘xshaydi.
|
