O’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi qarshi davlat universiteti fizika fakulteti fizika yo’nalishi

Kurs ishining maqsadi: Kvant o‘tishlarda atomlar va molekulalar bir statsionar holatdan ikkinchisiga, bir energetik sathdan ikkinchisiga sakrashsimon tarzda qanday o’tishini o’rganish va amaliyotga tadbiq qilish.
Kurs ishining vazifalari: 1.Energetik sathlar va ularni hosil qilish;
2.Energetik sathlarda kvant o’tishlar;
3.Bir energetik sathdan ikkinchisiga nurlanishsiz o’tishni o’rganish.
Kurs ishining ilmiy-amaliy ahamiyati: Hozirgi vaqtda fan va texnikadagi ba’zi sohalami lazersiz tasavvur etib ham bo‘lmaydi. O‘z navbatida lazerlarni ilmiy asoslarini yanada rivojlanishini talab etmoqda. Ishlab chiqarishning samarali rivoji borgan sari sodda hamda ishonchli asboblami yaratmoqda. Bunday 3 talablarga lazer texnologiyasi javob beradi.Ular optik aloqa, qishloq xo‘jaligida, jarayonlarni nazorat qilish, radikallar kimyosi, golografiya, tibbiyot, izotoplarni ajratish, integral sxemalami tayyorlashda keng qo’llaniladi.

1.Energetik sathlar va ularni hosil qilish.
Atom va molekula statsionar energetik holatlarda bo‘lishi mumkin. Bunday holatlarda ular energiyani nurlantirmaydi va yutmaydi. Energiyaning eng quyi sathi asosiy sath hisoblanadi, u asosiy holatga mos keladi. Kvant o‘tishlarda atomlar va molekulalar bir statsionar holatdan ikkinchisiga, bir energetik sathdan ikkinchisiga sakrashsimon tarzda o'tadilar. Atomlar holatining o‘zgarishi elektronlarning energetik o‘tishlari bilan bog’liqdir. Molekulalarda energiya elektron o‘tishlar natijasida o‘zgarmay, balki atomlar tebranishlarining o‘zgarishi natijasida va aylanma sathlar orasidagi o‘tishlarda ham o‘zgarishi mumkin. Atom yoki molekula yuqoriroq energetik sathlardan pastroqdagi sathlarga o‘tishlarda energiya beradi, teskari o'tishlarda esa energiya yutiladi.[2] Asosiy quyi holatda turgan atom energiyani faqat yutadi.Kvant o‘tishlar ikki turga ajratiladi:1.Atom yoki molekulalar elektromagnit energiyani nurlantirmasdan yoki molekulalarning boshqa zarrachalar bilan, masalan, to‘qnashishi jarayonida o‘zaro ta’sirlashishida ro‘y beradi. Umuman to‘qnashishlar elastik va noelastik to‘qnashishlarda farqlanadi, ulardan birinchisida, atomning ichki holati o‘zgaradi va nurlanishsiz o‘tishlar ro‘y beradi. Ikkinchisida esa, atom yoki molekulalarning kinetik energiyasi o‘zgaradi,lekin ichki holati saqlanadi. 2. Fotonning nurlanishi yoki yutilishi bilan bog‘liq o‘tishlar. Fotonning energiyasi atom yoki molekulalarning boshlang‘ich va oxirgi statsionar holatlari energiyalarining farqiga teng.
(1.1)
bu formula energiyani saqlanish qonunini ifodalaydi. Fotonni chiqaruvchi kvant o‘tishlarni vujudga keltiruvchi sabablarga ko‘ra nurlanish ikki turga bo’linadi. Agar bu sabab, ichki sabab bo‘lsa va zarracha o‘z - o‘zidan pastki energetik sathga o‘tsa, u holda bunday nurlanish spontan nurlanish deyiladi(1.1-arasm).



1.1-rasm
U vaqt, chastota (har xil kichik sathlar orasida ham o‘tishlar bo’lishi mumkin), tarqalish yo‘nalishi va qutblanishlari bo‘yicha tasodifiy va xaotikdir. Nurlanishning boshqa bir turi majburiy yoki induksiyalangan nurlanish deyiladi (1.1 b -rasm ). U fotonning uyg‘ongan zarrachalar bilan o‘zaro ta’sirlanishida (agarda foton energiyasi sathlar farqiga teng bo’lsa) vujudga keiadi. Majburiy kvant o‘tishlar natijasida zarrachalardan bitta yo‘nalishda ikkita bir xil foton ajralibchiqadi. Atom yoki molekulalardan nurlanayotgan energiya chiqish spektrini, yutilgani esa yutilish spektrini ifodalaydi. Spektr - atomlaming nurlanish intensivligini chastota yoki to‘lqin uzunligiga bog‘liqligini ifodalab, ikki turga bo’linadi. Birinchisi, chiziqli (uzlukli) spektr bo‘lib, elektromagnit to'lqin nurlunishi ta’sirida atomlarning nurlanish qonuniyutlarini xarakterlab, monoxromatik ko‘rinishga ega bo'ladi. Ikkinchisi, issiqlik nurlanish ta’sirida hosil bo’ladigan spektr bo’lib, intensivliklari bo‘yicha tutashgan uzluksiz ko‘rinishga ega bo'ladi. Spcktral chiziqlarning intensivligi vaqt birligi ichida yuz beruvchi bir xil o‘tishlar soni bilan aniqlanadi va shuning uchun nurlanuvchi (yutiluvchi) atomlar miqdoriga va mos o‘tishlaming ehtimolligiga bog’liq bo‘ladi [5]. Ko‘pchilik atom va molekulalaming energetik sathlari ancha murakkabdir. Demak, sathlar va spektrlar strukturasi yolg‘iz atom yoki molekula tuzilishigagina bog‘liq bo‘lmasdan, tashqi sabablarga ham bog‘liq bo‘ladi. Atomlaming nurlanish spektrlarini tadqiq qilish amaliyotda katta ahamiyatga ega. Jumladan, Yer osti va Yer usti jismlari namunalaridagi elementlar tarkibini va kerakli element miqdorlarini optika sohasining sifat va miqdoriy tahlili qilish usuli yordamida aniqlash mumkin. Bunday tadqiqotlar geologiya sohasida katta ahamiyatga egadir. Spektrlarning tahlili asosida atomlaming yoki molekulalarning tuzilishi, ularning energetik sathlarining strukturasi hamda molekulalaming harakatchanligi haqida mulohaza yuritish mumkin. Spektrlarning atom yoki molekulalarga ta’sir etuvchi maydonlarga bog‘liqligini bilgan holda zarrachalaming o‘zaro joylashishlari haqida ma’lumotlar olinadi, chunki qo‘shni atomlar o‘z elektromagnit maydonlari vositasida ta’sirlashadilar[2]. Energetik sathlar va ularni hosil qilishda invers bandlik hosil qilish usullarini ko‘rib chiqaylik. Invers bandlik - yuqori energetik sathda elektronlarni soni pastdagiga nisbatan ko‘p bo‘lishi ( ) ga aytiladi. Ikki sathli tizimda turg‘un invers bandlikni hosil qilib bo’lmaydi. Haqiqatan ham, yuqori sathga rezonans nurlanish yordamida zarralar chiqarilayotgan bo‘lsa:
( 1.2)
bo’ladi va nurlanish jarayonlarining ehtimolliklari o'zaro tenglashadi hamda invers bandlik olish mumkin bo‘lmay qoladi. Bu yerda va atom sistemasining bir xil energiya sathlariga ega bo'lgun karrali sonini ifodalovchi kattaliklar. Rezonans nurlanish - birinchi uyg‘ongan asosiy sathlar orasidagi kvant o‘tishda paydo bo‘ladigan optik nurlanishdir. Shunday hol yuqori energetik sathga zarralarni o‘zaro to‘qnashuv jarayonida chiqarilishida ro‘y berishi mumkin . Bu holda yuqori sathda zarralar soni ortgan sari, zarralaming boshqa zarralar bilan to‘qnashuvi natijasida pastki sathga tushib ketish ehtimoliyati ortadi va Bolsman tenglamasi asosida belgilangan:
(1.3)
miqdordan ortmaydi. Bu zarralaming harorati har doim musbat bo‘lgani uchun shart bajariladi va invers bandlik hosil bo‘Imaydi. Invers bandlik ushbu holda hosil bo‘lishi uchun yuqori sathga zarralarning chiqarilishi va quyi sathga tushib ketish jarayonlari turlicha boiishi mumkin. Invers bandlik uchun ushbu tizimda kamida uchta energetik sath bo‘lishi kerak [2].