O ’zbekiston Respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi Guliston davlat universiteti Qattiq jism fizikasi bo’limidan o’quv-uslubiy majmua

11 - Ma’ruza. Kvant elektronikasi elementlari.

Reja:
1. Uygongan xolat uchun utish extimolligi.
2. Muvozanatli nurlanish. Eynshteyn koeffitsientlari.
3. Optik-kvant generatorinlar. (Lazerlar).


Tayanch suzlar va iboralar: spontan nurlanish, induktsiyalangan nurlanish, yoruglikning yutilishi, extimollik usuli, Eynshteyn koeffitsienti, yoruglik kvanti, energetik satx, Plank gipotezasi, bir satxdan ikkinchi satxga utish, chastota, davr, faza , kvant generatori, kvant kuchaytirgich, kutblanish, rezonator, optik majburiy yigish (optik nakachka), optik bir jinsli.

1. Uygongan xolat uchun utish extimolligi.

Elektromagnit nurlanishlarning kvant tabiati uning korpuskulyar xossalarida namoyon buladi. Nurlanishning mayda portsiyasi “kvant-foton” xisoblanadi. Fotonning spini birga teng bulib, u bozonlar sinfiga kiradi va Pauli printsipiga buysunmaydi. Shuning uchun xar bir kvant xolatda istagancha mikdorda fotonlar bulishi mumkin, ya’ni bitta energetik xolatda bir xil impulpsli va bir xil chastotali fotonlar istalgancha bulaoladi. Shuning xisobiga bir xil chastotali elektromagnit nurlanishning intensivligi istalgancha katta kiymatlarga erishishi mumkin.
Bizga ma’lumki, impulpsi va chastotasi bulgan yoruglik fotonlarini fakat uygongan atomlar chikaradi (nurlantiradi), xolos. Atom foton nurlantirishi bilan energiyasini yukotadi. Utgan ma’ruzalarimizda xam ta’kidladikki, atom fakat ma’lum E₁, E₂ , E₃, ... energiyali diskret kvant xolatlarida bulishi mumkin.
Nurlanishni tushuntirish uchun fakat E_n va E_m energiyali kvant xolatlarini (1 va 2) kurib chikaylik (rasm-6.1).
Agar atom 1 (E_m) asosiy xolatda bulsa tashki nurlanish ta’-sirida 2 (E_n) xolatga majburan utishi mumkin. Bunda tashki nur-lanish atom tomonidan yutiladi. Agar atom uygongan xolatda bulsa (E_n), u bir kancha vaktdan sung xech kanday tashki ta’sirsiz uz-uzidan, spontan ravishda past energiyali (E_m) 1 chi xolatga utishi mumkin, bu xolda atom ortikcha energiyasini elektromagnit nurlanish kurinishda chikaradi, bunda atom nurlantirgan foton energiyasi ga teng.
Uygongan (galayonlangan) atomni tashki ta’sirsiz foton nurlantirish jarayoni spontan nurlanish deyiladi.
1916 yilda Eynshteyn termodinamik muvozanatga doir tajribalarni nazariy tushuntirishda Bor postulotlariga asosan nur yutayotgan va nurlantirayotgan jism bilan nurlanish orasida yutilish va spontan nurlanish bilan bir katorda uchinchi bir uzaro ta’sir xam bulishi kerakligini kursatadi. Bu nurlanish majburiy nurlanish yoki induktsiyalangan nurlanish deb ataladi. Atom 2 (E_n) galayonlangan (uygongan, kuzgolgan) xolatda bulsa va unga tashki nurlanish ta’sir etsa, (ya’ni q E_n - E_m shartni kanoatlantiradigan nurlanish ta’sir etsa) u xolda atom majburan q E_n - E_m energiyali fotonni nurlantirib 1 (E_m) asosiy xolatga utadi. Bunday utshda atom tomonidan shu utishni vujudga keltiruvchi foton bilan bir xil parametrli foton nurlantiriladi.
Bunday utish natijasida xosil buladigan nurlanishni majburiy nurlanish yoki induktsiyalangan nurlanish deyiladi. Muvozanatli jarayonlarda yutilish bilan nurlanish (spontan va maburiy) extimolligi bir xil buladi.