O'zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi samarqand davlat universiteti fizika fakulteti Optika kafedrasi Optika fanidan

I = I ₁ + I ₂ + I ₁₂ ,

bu erda I ₁ - birinchi nurning intensivligi,

      I ₂ - ikkinchi nurning intensivligi.

I ₁₂ ning oxirgi muddati yorug'lik nurlarining o'zaro ta'sirini hisobga oladi va interferentsiya davri deb nomlanadi. Bu atama tengdir :

I ₁₂ = 2 (E ₁ * E ₂ ).

Agar biz mustaqil yorug'lik manbalarini olsak, masalan ikkita yorug'lik lampasi, unda kundalik tajriba shuni ko'rsatadiki, I = I ₁ + I ₂ , ya'ni hosil bo'lgan intensivlik haddan tashqari nurlarning intensivliklarining yig'indisiga teng va shuning uchun aralashish muddati yo'qoladi. Keyin ular nurlar bir-biriga mos kelmaydi deyishadi, shuning uchun yorug'lik manbalari ham mos kelmaydi. ketma-ket kelgan Nurlar bog'liq bo'lsa, to'siq muddatli nolga teng emas va shuning uchun I  ₁ + I ₂ . Bunday holda, kosmosning ba'zi nuqtalarida hosil bo'lgan intensivlik I, boshqalarida - I ₁ va I ₂ intensivligidan kamroq bo'ladi . Keyin to'lqinlarning shovqini ro'y beradi, ya'ni yorug'lik manbalari bir-biriga bog'lanib qoladi.

Fazoviy muvofiqlik tushunchasi ham muvofiqlik tushunchasi bilan bog'liq. Elektromagnit to'lqinlarning ikkita manbasi, ularning o'lchamlari va nisbiy holati shovqin tasvirini olishga imkon beradi, ular fazoviy kogerent deyiladi. 

Lazerlarning ularning nurlanishining izchilligi bilan chambarchas bog'liq bo'lgan yana bir ajoyib xususiyati energiya to'plash qobiliyatidir - vaqt, spektrda, kosmosda, tarqalish yo'nalishi bo'yicha konsentratsiya. Birinchisi, optik generatordan keladigan nurlanish yuzga yaqin mikrosaniyani tashkil qilishi mumkinligini anglatadi. Spektrdagi kontsentratsiya lazerning spektral chizig'ining kengligi juda tor ekanligini anglatadi. Bu monoxromatik.

Lazerlar, shuningdek, juda kichik tafovutli yorug'lik nurlarini yaratishga qodir. Qoida tariqasida, bu qiymat 10 ^-5 radga etadi. Bu shuni anglatadiki, Oyda Yerdan yuborilgan bunday nur taxminan 3 km diametrli nuqta beradi . Bu lazer nurining energiyasini kosmosda va tarqalish yo'nalishi bo'yicha kontsentratsiyasining namoyonidir 

5. Lazer nurlanishining monoxromatikligi. Uning kuchi.

Ba'zi bir kvant generatorlari ularning nurlanishining yuqori darajadagi monoxromatikligi bilan ajralib turadi. Elektromagnit to'lqinlarning har qanday oqimi doimo chastotalar to'plamiga ega. Atom tizimining nurlanishi va so'rilishi nafaqat chastota bilan, balki spektr chizig'i (yoki tasmasi) kengligi deb nomlanadigan ushbu miqdorning ba'zi bir noaniqligi bilan ham tavsiflanadi. Mutlaqo monoxromatik bitta rangli oqimni yaratish mumkin emas, ammo lazer nurlanish chastotalari to'plami juda tor bo'lib, bu uning juda yuqori monoxromatikligini belgilaydi.

Shuni ta'kidlash kerakki, lazer chiziqlari murakkab tuzilishga ega va juda ko'p sonli tor chiziqlardan iborat. Tegishli optik rezonatorlardan foydalanib, ushbu strukturaning alohida chiziqlarini izolyatsiya qilish va barqarorlashtirish, shu bilan bitta chastotali lazer yaratish .

Lazer kuchi. Lazerlar eng kuchli yorug'lik manbalari. Spektrning tor doirasida qisqa vaqt ichida (taxminan 10 ^{-13 sekund ichida)} ba'zi lazer turlari 10 ¹⁷ Vt / sm ² radiatsiya quvvatiga ega, Quyoshning radiatsiya kuchi esa atigi 7 * 10 ³ Vt / sm ² va u butun spektr bo'yicha to'liqdir, tor oraliq = 10 ^- 6 sm (bu lazer spektr chizig'ining kengligi) Quyosh uchun atigi 0,2 Vt / sm ² ni tashkil qiladi. Agar vazifa 10 ¹⁷ Vt / sm ² chegarasini engib o'tish bo'lsa. keyin kuchni oshirishning turli usullariga murojaat qiling.

Radiatsion quvvatning oshishi. Radiatsiya quvvatini oshirish uchun induktsiya qilingan nurlanish tufayli yorug'lik oqimining kuchayishida qatnashadigan atomlar sonini ko'paytirish va pulsning davomiyligini kamaytirish kerak.

Q modulyatsiyalangan usul. Yorug'lik oqimining amplifikatsiyasida deyarli bir vaqtning o'zida ishtirok etadigan atomlar sonini ko'paytirish uchun, iloji boricha teskari populyatsiyani yaratadigan iloji boricha ko'p hayajonlangan atomlarni to'plash uchun, hosil bo'lishning boshlanishini (nurlanishning o'zi) kechiktirish kerak, buning uchun lazer hosil qilish balandligini oshirish va sifat omilini kamaytirish kerak. Avlodning chegarasi - bu hayajonlangan holatda bo'lishga qodir bo'lgan atomlarning cheklangan soni. Buni yorug'lik yo'qotilishini oshirish orqali amalga oshirish mumkin. Masalan, siz nometalllarning parallelligini buzishingiz mumkin, bu tizimning sifat omilini keskin kamaytiradi. Agar nasos bu holatda boshlasa, demak, hatto darajadagi aholi sonini sezilarli darajada o'zgartirgan holda ham nasl boshlanmaydi, chunki nasl balandligi yuqori. Oynani boshqa oynaga parallel ravishda burish tizimning sifat omilini oshiradi va shu bilan nasl berish chegarasini pasaytiradi. Tizimning sifat faktori naslni boshlashni ta'minlasa, darajalarning teskari soni juda katta bo'ladi. Shuning uchun lazer nurlanish kuchi juda ko'payadi. Lazer ishlab chiqarishni boshqarishning bu usuli Q-kommutatsiya usuli deb ataladi.

Radiatsiya pulsining davomiyligi nurlanish tufayli teskari populyatsiyaning shunchalik o'zgarib ketishiga bog'liq bo'lib, sistema nasl holatini qoldiradi. davomiyligi ko'plab omillarga bog'liq, lekin, odatda, 10 ^-7 -10 ^-8 s. Q aylanadigan prizma bilan almashtirish juda keng tarqalgan. Muayyan pozitsiyada, teskari yo'nalishda bo'shliq o'qi bo'ylab voqea nurlarining to'liq aksini ta'minlaydi. Prizmaning aylanish tezligi o'nlab yoki yuzlab gertsni tashkil qiladi. Lazer pulslari bir xil chastotaga ega.

Tez-tez puls takrorlanishiga Kerr xujayrasi (yuqori tezlikda ishlaydigan yorug'lik modulyatori) yordamida Q-kommutatsiya orqali erishish mumkin. Kerr hujayrasi va polarizator rezonatorga joylashtirilgan. Polarizator faqat ma'lum bir polarizatsiya radiatsiyasini ishlab chiqarishni ta'minlaydi va Kerr xujayrasi unga kuchlanish qo'llanilganda bu polarizatsiya bilan yorug'lik o'tmasligi uchun yo'naltirilgan. Lazer pompalanganda, Kerr xujayrasidan kuchlanish shu lahzada chiqariladi, bir vaqtning o'zida boshlangan avlod eng kuchli. Ushbu usulni yaxshiroq tushunish uchun maktab fizikasi kursidan ma'lum bo'lgan turmalin bilan tajribani taqqoslashimiz mumkin.

Q-kommutatsiya qilishning tegishli usullariga olib keladigan yo'qotishlarni kiritishning boshqa usullari ham mavjud. 

6. Gaz lazer 

Faol modda, uch kabi, lazer, uchun polzujut bug 'holatida yoki gaz aralashmasi yoki moddalar. Gaz-muhit Qavat osonlashtiradi chenie doimiy emissiyasini rag'batlantirdi yildan kam energiya talab qiladi xursand holatda uzatish material uchun. Birinchi marta faol modda sifatida geliy va neon aralashmasi ishlatilgan. Geliy atomi bir gaz to'lash bilan atomlar xursand bo'ladi va ikkinchi, shuningdek, qayta bajarish neon, geliy atomlari bilan to'qnashishdan darajada 2. zamin darajasida 1 elektronlar va joriy talonlari quvonchda navbatida yuqori to'rt sublevels birida. Tufayli stolk energiya qayta taqsimlash ekanligiga sababi ikki zarralar minimal o'lchanadigan bilan sodir neniem umumiy ichki energiyasi, neon atomlari kesishishi borib , aslida aniq darajasi kapa 2 o'rniga darajasi 3 yoki Binobarin 4. hosil ustki qatlami 2 oz bo'shatildi. taxminan 4 darajasi 3 va darajasi 3 sublevels biriga darajasida 2 neon atomlari o'tib qachon chiqadi nurlanish. 2-darajali Th iborat yildan tyreh va darajasini 3 - o'n sub-darajadagi nazariy chang'i bor o'ttizdan ziyod mumkin O'tishlarning. Biroq, faqat beshta o'tish to'lqin uzunligiga qaratilgan stimulyatsiyalangan emissiyani beradi: 1,118; 1.153; 1160; 1,199; 1,207 mkm.

Geli-neon lazeri . Va faol vosita geliy va neonning gazsimon aralashmasidir. Avlod neonning energiya sathlari orasidagi o'tish tufayli amalga oshiriladi va geliy vositachi rolini o'ynaydi, bu orqali energiya neon atomlariga teskari populyatsiyani hosil qilish uchun uzatiladi.

Aslida, neon 130 dan ortiq turli xil o'tishlar natijasida lazer tadqiqotini yaratishi mumkin. Biroq, to'lqin uzunligi 632,8 nm, 1,15 va 3,39 mikron bo'lgan chiziqlar eng qizg'in hisoblanadi. 632,8 nm to'lqin spektrning ko'rinadigan qismida, va 1,15 va 3,39 mikron to'lqinlari infraqizil nurlardadir.

Elektr toki geliy-neon gaz aralashmasidan oqim o'tkazganda, geliy atomlari metastaz holatdagi 2 ³ S va 2 ² S holatlarga qo'zg'aladi , chunki ulardan er holatiga o'tishni kvant-mexanik tanlash qoidalari taqiqlaydi. Oqimning o'tishi bilan bu darajalarda atomlar to'planib boradi. Hayajonlangan geliy atomi o'rganilmagan neon atomi bilan to'qnashganda, qo'zg'alish energiyasi ikkinchisiga o'tadi. Ushbu o'tish mos keladigan darajadagi energiya mosligi tufayli juda samarali. Natijada, 2P va 3P darajalariga nisbatan teskari populyatsiya neonning 3S va 2S darajalarida hosil bo'ladi, bu lazer nurlanishining paydo bo'lishiga olib keladi. Lazer uzluksiz ishlashi mumkin. Geliy-neon lazerining nurlanishi chiziqli polarizatsiyalanadi. Odatda kamerada geliyning bosimi 332 Pa, neonning bosimi 66 Pa ga teng. Quvurdagi doimiy kuchlanish taxminan 4 kV ni tashkil qiladi. Ko'zgularning birida 0,999 tartibining aks ettirish koeffitsienti mavjud, ikkinchisida lazer nurlanishi chiqishi taxminan 0,990 ga teng. Ko'p qatlamli dielektriklar nometall sifatida ishlatiladi, chunki quyi aks ettirish koeffitsientlari nasl berish darajasiga erishishni ta'minlamaydi.

C0 ₂ yopiq hajmi bilan lazer . Karbonat angidrid molekulalari, boshqa molekulalar singari, tebranish va aylanish energiya sathining mavjudligi sababli chiziqli spektrga ega. CO ₂ lazerida ishlatiladigan o'tish to'lqin uzunligi 10,6 mkm, ya'ni spektrning infraqizil mintaqasida joylashgan nurlanishni keltirib chiqaradi. Vibratsiyali darajadan foydalanib, taxminan 9,2 dan 10,8 mikrongacha bo'lgan radiatsiya chastotasini biroz o'zgartirish mumkin. Energiya N ₂ azot molekulalaridan CO ₂molekulalariga o'tkaziladi , ular aralashma orqali oqim oqibatida elektron ta'sirida o'zlarini qo'zg'atadilar.