Mavzu: Kvant xromodinamikasi va kuchlarning umumlashgan nazariyasi. Kirish

Optik kvant generatorlar (lazerlar)

Majburiy o‘tishlar, boshqacha qilib aytganda elektromagnit to‘lqinlarni kuchaytirish demakdir. Lazerlarni aktiv qismi bu asosan yorug‘likni kuchaytirgich bo‘lib, ishlash prinsipi elektron kuchaytirgichga o‘xshashdir. Bu kuchaytirish asosan to‘lqinni rezonans muhitdan o‘tganda yuz beradi. Muhitni kuchaytirish koeffitsienti va boshlang‘ich intensivlik deb olsak, x masofani o‘tishidagi

I ni ortishi bilan K ni o‘zgarishini hisobga olgan holda

x=0 da = bo‘lgan holat uchun integrallasak

bu teglamani ni har xil qiymatlari uchun rasmda keltirilgan. Bundan ko‘rinishicha

, va majburiy kuchlanish zarrachalar nisbatiga sezilarli ta’sir etmayotganda bu bog‘lanish ekspotensial xarakterga ega

Majburiy o‘tishlar ehtimolligi ( ) ni aktivlashgan sathni sindirish ehtimolligi ( ) ga nisbati bilan belgilashuvchi kogirent nurlanish samaradorligi bu holda katta emas. ni ortirish bilan majburiy nurlanish orta boradi va da qo‘zg‘atish energiyasi (~I/( I+Is) to‘lasi bilan nurlanish energiyasiga aylanadi. Bu holda intensivlik (I/Io) ni ortirish sekinlashadi va doimiy qiymat ∆I/∆X≈IsKo ga erishadi. Ko‘rilgan jarayonlarda biz faqat aktiv sohadagi rezonans tufayli nurlanish hosil bo‘lishini hisobga oldik. Aslida bir necha turdagi yo‘qotishlar doimo mavjud bo‘ladi.

Birinchidan – tushayotgan nur bog‘lamining o‘lchamlari cheklangan bo‘lgani uchun u kengayishi mumkin. (Difraksiya tufayli) va aktiv soha chegarasidan chiqib ketishi mumkin. Ko‘ndalang kesim yuzasi 2 ω bo‘lgan nurning burchak kengayishi θd≈λ/2ω bo‘ladi. L masofaga nur radusi θd L ga uzayadi. Mana shu qalinlik va ~2ω diametirlik aylanaga tushayotgan nurlar ko‘ndalang kesimi mana shu ~2ω teng bo‘lgan aktiv sohadan chiqib ketadi. YA’ni yo‘qoladi. Bu yo‘qotishlar kattaligi ~λ/ω² ga teng va uni eng katta qiymati U nurning U K sohasiga to‘g‘ri keladi. Lazer texnikasi uchun qulay bo‘lgan ω≈1 sm λ=1…10 mkli bo‘lgan nurlar uchun yo‘qotishlar ~(0,1…1) x 10ˉ³ smˉ¹ yoki difraksiya tufayli 1 m uzunlikda 1-10% nurlanish yo‘qotiladi.

Ikkinchidan – aktiv muhit ideal holda bir jinsli bo‘lmagani uchun undagi nur kirayotgan X/4 ham chiqayotgan 4 ham sochilish (difraksiyaga) moyil va shu tufayli energiya yo‘qotiladi.

Uchinchidan – lazerlar yaratish jarayonlarini mukammalligi ideallikdan uzoq bo‘lgani tufayli qo‘shimcha yo‘qotishlarsiz bo‘lishi mumkin. Bularni hammasini aniq tasvirlash oson bo‘lmagani uchun barcha norezonans yo‘qotishlarni birlik masofasiga nisbatan koeffsientini deb olsak, birlik masofani o‘tishdagi yo‘qotishlar bo‘ladi va u I ni ortishi bilan ortib boradi. Ammo rasmda ko‘rganimizdek I ni ortishi bilan nurlanish energiyasining ortish tezligi I_sK_o gacha kamaya boradi. Elektromagnit to‘lqinlarning kuchayishi ular intensivligini ortishi va yo‘qotishlari kattaliklari tenglashguncha davom etib, keyin stabil (rasmdagi to‘yingan) holatga keladi.

Elektromagnit nurlanishning eng katta qiymatini intensivlikni ortishi va yo‘qotishlarni tengligidan aniqlash mumkin.

Nurlanishni kuchaytirish koeffitsienti chastotaga bog‘liqlik grantidagi eng katta qiymati rezonans chastotaga bog‘liq bo‘lgani uchun, bog‘lanishi markaziy qismi eng katta qiymatga ega bo‘ladi. Mana shu xususiyati tufayli kvant kuchaytirgichlar nurni toraytirib ingichka – aktiv soha kenglik qilib berish imkoniyatiga ega.