Лазер - атомдар мен молекулалардың еріксіз сәуле шығаруына негізделген электромагниттік сәуле

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ЛАЗЕР ЖӘНЕ ОНЫҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ

Лазер — атомдар мен молекулалардың еріксіз сәуле шығаруына негізделген
электромагниттік сәуле. Ол ағылшынның Жарықты еріксіз сәуле шығару арқылы
күшейту деген сөздерінің басқы әріптерінен құралған. Лазерді оптикалық
кванттық генератор (ОКГ), десе де болады.
Орта мектептің физика курсынан атомдағы электрондардың әр түрлі деңгейде
қозғалып жүретіні белгілі. Электр бір деңгейден екінші деңгейге өткенде
жарық толқынын шығарады.
Атомдағы электрон төменгі және жоғарғы деңгейде орналаса алады екен
делік. Егер электрон төменгі денгенде орналасқан болса, онда оны жоғары
деңгейге өткізу үшін оған жарық толқынымен әсер етеміз. Электрон осы жарық
энергиясының бір бөлігін жұтады да, жоғары деңгейге өтеді. Ал электрон
жоғарғы деңгейде орналасқан болса, онда оған әсер еткен жарық нәтижесінде
электрон төменгі деңгейге өтеді де, өзінен фотон бөліп шығарады. Ал
жоғарғы деңгейге бір емес, бірнеше электрон орналасқан болса, онда олар
жарық әсерінен төменгі деңгейге өткенде өздерінен бірден фотондар бөліп
шығарады. Бұл процесті еріксіз шығару деп атайды. Міне осы процесс лазердің
негізі болып саналады. Ал жоғаргы деңгейде орналасқан электрондар жарық
әсер етпей-ақ төменгі деңгейге өте алады. Бұл кездегі бөлінген фотондар
әр түрлі электрондар үшін түрліше болады. Мұны өз бетінше, спонтанды шығару
деп атайды. Лазерді құру кезінде бұл процесс зиянды болып саналады.
Сонымен, төменгі деңгейдегі электрондар өзіне түскен жарықтың бір бөлігін
жұтып, жоғары деңгейге көтерілсе, жоғары деңгейдегі электрондар өзіне
түскен жарық энергиясының бір бөлігін фотон ретінде бөліп шығарып, төменгі
деңгейге түседі. Ал төменгі деңгейдегі электрондар саны жоғары деңгейдегі
электрондар санына қарағанда көбірек болғандықтан жалпы алғанда
жарық жұтылуы көбірек байқалады. Ал атомдардан пайдалы жарық энергиясын
бөліп алу үшін жоғары деңгейдегі электрондар саны төменгі деңгейдегі
электрондар санынан көбірек болғаны жөн. Ол үшін белсенді (активті) орта
керек. Активті ортаның энергиясының арқасында электрондардың төменгі
деңгейден жоғары деңгейге шығарып жібере алады. Міне осы айтылған
жайттарды молекула ішінде орналасқан атомдарға да таратуға болады.
Айталық, активті ортада қозған атомдардың біреуі шығарған сәуле сол
ортадан шықпас бұрын басқа қозған атомдардың еріксіз ауысуына себепші
болады. Сөйтіп, мұның салдарынан жарық толқыны күшейеді. Активті
ортаны алудың әр түрлі әдістері бар. Ол заттың қатты, сұйық немесе газ
күйінде болуына да байланысты. Егер, электрон немесе атом тек екі деңгейде
ғана орналаса алатын болса, онда активті орта шығарып алу мүмкін болмайды.
Активті орта алу үшін электрон немесе атом кем дегенде үш деңгейде
орналаса алатындай болуы керек. Үш деңгей алайық. Деңгей жоғарылаған
сайын ондағы электрон немесе атом саны азая түседі. Айталық бірінші
деңгейде алты электрон, екінші деңгейде төрт электрон, үшінші деңгейде екі
электрон бар екен делік. Толқын ұзындығы бірінші және үшінші деңгейлердің
энергияларының айырымына сәйкес келетіндей жарықпен әсер еткенде
электрондар бірінші деңгейден үшінші деңгейге өте бастайды. Бірінші және
үшінші деңгейлерде төрт-төрттен электрондар орналасады. Содан соң үшінші
деңгейде орналасқан төрт электрон екінші деңгейге өтеді. Осы кезде олар
бірдей фотондар шығарады. Сөйтіп екінші деңгейде сегіз, бірінші деңгейде
төрт электрон болады.
Сонымен, біз үшінші деңгейдің көмегімен бірінші деңгейдегі электрондардың
біразын екінші деңгейге орналастырып, активті орта алдық. Екі деңгейдің
көмегімен біз мұны іске асыра алмаған болар едік. Еңді екінші деңгейде
орналасқан электрондарды синхроиды түрде бірінші деңгейге өткізсек, онда ол
электрондар бірдей фотондар бөліп шығарады, осыдан электромагниттік
толқындар пайда болады. Екі деңгейдің энергияларының айырымына сәйкес
келетін жарық толқынымен жоғарғы, екінші деңгейге әсер етсек, онда
электрондар жапырлай төменгі, бірінші деңгейге өтеді. Пайда болған
электромагниттік тасқын активті орта арқылы өтіп, күшейіп шығады.
Біз жарық күшейткішін аламыз. Жарық генераторын немесе лазерді жасау үшін
жоғарғы аталған жарық күшейткішін кері байланыспен қамтамасыз ету керек.
Кері байланыс жарық тасқынын активті ортада бірнеше рет әрі-бері жүгіріп
өткізеді. Сөйтіп, барлық электрондарды төменгі деңгейге жинайды да, активті
ортаның энергиясын түгел сығып алады. Лазердегі кері байланыс таңдап
алынған резонаторлар, сондай-ақ айналар көмегімен жүзеге асады. Сонымен,
лазер немесе кез-келген квант генераторы негізгі екі элементтен тұрады.
Оның бірі — активті күйге түскен жұмысшы заты, екіншісі — резонатор.
Активті орта электромагниттік толқындарды бөліп берсе, резонатор оны
күшейтіп шығарады. Активті заттарды қолдануына байланысты лазерлерді қатты
денелік, жартылай өткізгіштік, газдық және сұйықтық болып бөлінсе, жұмыс
істеуіне қарап үздіксіз және импульстық делінеді.
Катты денелік лазерлердің кең тараған түрі — рубинді лазер, неодим,
шынылы лазер. Рубинді лазер толқын ұзындығы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.