Dərslik respublikanın universitetlərinin fizika fakültələrinin tələbələri üçün "Atom fizikası"
Ё52. Мяъбури шцаланманын хассяляри
Download 18.1 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Шякил 52.2. Шякил 52.1.
- Ё53. Оптик квант эенераторларынын иш принсипи
|
Ё52. Мяъбури шцаланманын хассяляри Инди ися B nm вя B mn (йухарыда гейд едилдийи кими, цмумилийи позмадан B 12 вя
B 21 ) Ейнштейн ямсаллары иля характеризя олунан квант кечидляринин, йяни ишыьын (електромагнит дальаларынын) удулмасы вя индуксийаланмыш (мяъбури вя йа стимуллашдырылмыш) бурахылмасы иля мцшайият олунан кечидлярин хассялярини бир гядяр ятрафлы нязярдян кечиряк. Сон заманлар мяъбури шцаланма мцщцм нязяри вя практик ящямиййят кясб етдийиндян она хцсуси диггят йетирмяк лазым эялир. Тякъя ону демяк кифайятдир ки, индуксийаланмыш шцаланма радиофизика вя радиотехниканын йени вя сцрятля инкишаф едян бир сащясинин, йяни квант радиофизикасынын ясасыны тяшкил едир. Биз яввялъя електромагнит шцаланмасынын вя маддянин атомларынын B mn
ямсаллары иля характеризя олунан гаршылыглы тясир нювляринин микроскопик мянзярясиня бахаъаг, сонра ися бу ямсаллар иля удулманын макроскопик характеристикасы (удулма ямсалы) арасында ялагяни мцяййян едяъяйик. Бу мясялянин биринъи щиссясини юйрянмяк цчцн хатырладаг ки, квант а) b) а) b) а) b) а) b) 272
Шякил 52.2. Шякил 52.1. хассяляри атом системляринин щеч дя йалныз дискрет енержи сявиййяляринин мювъудлуьунда юзцнц бирузя вермир вя шцаланманын юзц дя икили тябиятя маликдир: дальа хассялярини сахлайараг шцаланма юзцнц ħ ω енержисиня вя ħ ω /c импулсуна малик олан "щиссяъик"ляр, йяни фотонлар сели кими апарыр. Шцаланманын щяйяъанланмамыш вя щяйяъанланмыш атомларла гаршылыглы тясирини бу бахымдан нязярдян кечиряк. 52.1 вя 52.2 шякилляриндя удулма заманы бу гаршылыглы тясирин схеми верилмишдир. 52.1а шяклиндя гаршылыглы тясиря гядяр щяйяъанланмамыш атом вя цч дяня фотон эюстярилмишдир. 52.1б шяклиндя ися эюстярилмишдир ки, гаршылыглы тясир нятиъясиндя атом бир фотон удараг Е 1 →Е 2 кечиди иля (B 12 ямсалы) щяйяъанланмыш, диэяр ики фотон ися юз хассялярини вя щярякят истигамятини дяйишмямишдир. 52.2 шяклиндя ися мяъбури шцаланманын схеми верилмишдир: 52.2а шяклиндя гаршылыглы тясиря гядяр Е 1 -Е 2 =ħ ω щяйяъанлашма енержисиня малик олан щяйяъанланмыш атом вя щямин ħ ω енержили ики дяня фотон эюстярилмишдир; 52.2б шяклиндя ися гаршылыглы тясирдян сонракы мянзяря тясвир олунмушдур, йяни атом дцшян фотонун малик олдуьу щямин ħ ω енержили вя щямин ħ ω /c импулслу фотон бурахараг ясас щала кечир вя сонра цч йени фотон ися бир-бириня паралел истигамятдя юз щярякятини давам етдирир. Биз эюрцрцк ки, I щалы зяифлямяйя, йяни шцаланманын удулмасына уйьун эялир; II щалда ися шцаланманын интенсивлийи мяъбури кечидлярин щесабына артыр вя бу щалда бурахылан фотон дцшян фотонун щярякяти истигамятиндя щярякят етдийиндян буна мянфи удулма кими бахмаг олар. Просесин даща ятрафлы тящлили эюстярир ки, мяъбури кечидляр заманы бурахылан електромагнит шцалары дцшян електромагнит дальалары иля тякъя тезлийя эюря ейни олмайыб, щям дя фазаъа ейнидир, йяни дцшян вя мяъбури шцаланан електромагнит дальалары бир-бири иля кощерентдир. Бу хасся чох ваъиб олдуьу цчцн ону бир гядяр ятрафлы шярщ едяк. Айдындыр ки, удулма вя мяъбури шцаланма дягиг олараг бир-биринин тярси олан просеслярдир. Хцсуси щалда бу, 52.1 вя 52.2 шякиллляриндян дя айдын олур: биринъи просесин башланьыъы икинъи просесин сонуна уйьун эялир вя яксиня. Диэяр тяряфдян йахшы мялумдур ки, удулма заманы ишыьын интенсивдлийи азалыр, лакин кощерентлик хассяляри там сахланыр. Мясялян, бу, беля бир фактдан эюрцнцр ки, интерференсийайа аид истянилян тяърцбяляр заманы дцшян ишыг дястясинин удуъу мцщитдян (мясялян, ишыг сцзэяъиндян) кечмяси интерференсийа мянзярясини позмур. Башга бир мисал олараг ону эюстярмяк олар ки, линзанын гаршысында ишыг сцзэяъинин йерляшдирилмяси нятиъясиндя хяйалда щеч бир тящриф олунма баш вермир. Беляликля, айдын олур ки, мцсбят удулма нятиъясиндя кощерентлик щалы дяйишмир. Яэяр инди нязяря алсаг ки, удулма вя мяъбури шцаланма, вя йа башга ъцр десяк, мцсбят вя мянфи удулма бир-биринин там тярси олан просеслярдир, онда щадисялярин симметрийасы ганунларына эюря эюзлямяк олар ки, мяъбури шцаланма дцшян шцаланма иля кощерент олмалыдыр. Беляликля, тяркибиндя щяйяъанланмыш атомлар олан вя мяъбури шцалана билян мцщитдян ишыг кечдикдя, ишыг сели кощерентлийини сахлайараг юз интенсивлийини кясилмяз олараг артырмалыдыр, йяни щадися интенсивлийин азалмасына сябяб олан мцсбят удулма заманы олдуьуна там симметрик мянзяря иля баш верир. Гейд едяк ки,
273
мяъбури шцаланманын бу хассяси онун тяърцбядя билаваситя мцшащидя олунмасы цчцн щялледиъи ящямиййят кясб едир. Инди ися йухарыда гойдуьумуз мясялянин икинъи щиссясиня, йяни удулманын ади "макроскопик" характеристикасы иля B 12 вя B 21 Ейнштейн ямсаллары арасында ялагя йарадылмасына бахаг. ω тезликли електромагнит шцаланмасынын паралел монохроматик селиня бахаг. Бу шцаланма маддянин ∆х галынлыьыны кечдикдян сонра онун интенсивлийи азалыр. Фотометрийанын ясас ганунуна эюря (Бугер гануну) интенсивлийин азалмасы дцшян шцанын интенсивлийи вя бу шцанын истигамятиня перпендикулйар йерляшян маддя гатынын ∆х галынлыьы иля дцз мцтянасибдир: - ∆J ω =k ω
ω ∆x. (52.1) (52.1) ифадясинин интеграл формасы d k e J J ω ω ω − = 0
(52.2) олар. Бурада d – ишыьын кечдийи маддя гатынын там галынлыьы, k ω ися юлчц ващиди см -1 олан удулма ямсалыдыр. Инди ися интенсивлийин дяйишмясини B mn Ейнштейн ямсаллары васитясиля ифадя едяк. Ен кясийинин сащяси 1 см 2 вя галынлыьы ∆х олан щяъмдя ашаьы сявиййядя йерляшян атомларын сайы N 1 ∆х олар. Щяр бир щягиги (мцсбят) удулма акты заманы шца селиндян ħ ω енержили бир дяня квантын айрылдыьыны нязяря алсаг, Е 1 →E 2 кечидляри нятиъясиндя интенсивлийин азалмасы N 1 ∆xb 12 u( ω )ħ ω олар.
Аналожи мцлащизяляря ясасян дейя билярик ки, индуксийаланмыш (мяъбури) Е 2 →E 1 кечидляри нятиъясиндя селя N 2 ∆xb 21 u( ω )ħ ω енержиси ялавя олунур. Бурада b 12 вя b 21 – диференсиал Ейнштейн ямсалларыдыр вя онлар B 12 вя B 21 ямсаллары иля (51.11) вя (51.13) дцстурларына уйьун шякилдя ялагядардыр: ∫ ∫ ∞ ∞ = = 0 0 21 21 12 12 . ) ( , ) ( ω ω ω ω
b B d b B
Беляликля, щяр ики нюв (мцсбят вя мянфи) удулманын енержи балансы, йяни галынлыьы ∆х олан маддя гатыны кечдикдян сонра интенсивлийин дяйишмяси ашаьыдакы кими олар:
∆ − = ∆ − ω ω ω h ) ( ) ( 21 2 12 1 . (52.3) Ен кясийинин сащяси 1 см 2 олан вя c сцряти иля йайылан паралел шца дястясиндя шцаланма енержисинин u( ω ) спектрал сыхлыьы u( ω )=J ω /c олар. Бу ифадяни (52.3)- дя нязяря алсаг x J b N b N c J ∆ − = ∆ − ω ω ω ) ( 21 2 12 1 h
(52.4) йаза билярик. (52.4) вя (52.1) ифадялярини мцгайися едяряк тапырыг ки, удулма ямсалы k ω Ейнштейн ямсаллары васитясиля ашаьыдакы кими ифадя олунур: ) ( 21 2 12 1 b N b N c k − = ω ω h . (52.5) (51.14)-ц нязяря алсаг ися
274 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 2 2 1 1 12 1
N g N b g c k ω ω h
(52.5а)
олар. (51.14)-я эюря g 1 =g 2 олдугда b 12 =b 21 олдуьундан (52.5) ифадясини ашаьыдакы кими дя йазмаг олар: ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 1 2 12 1 1
N b N c k ω ω h . (52.6) Таразлыг щалында Болсман пайланмасына ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = ∑ − − i kT E kT E i i i e e N N 0 эюря kT kT E E e e N N ω h − − − = = ) ( 1 2 1 2
(52.7) олдуьуну (52.6)-да нязяря алсаг ( )
e b N c k ω ω ω h h − − = 1 12 1 (52.8) олар. (51.16) ифадялярини нязяря алмагла (52.6) дцстуруну ашаьыдакы кими дя йазмаг олар: ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = 1 2 21 1 2 1 ) ( 4 N N a N k ω λ ω .
(52.9) (52.5), (52.8) вя (52.9) ифадяляри билаваситя юлчцля билян удулма ямсалы иля Ейнштейн ямсаллары арасында ялагя йарадыр. Бу дцстурларда йалныз ики
2 вя Е 1
сявиййяляри арасында кечидляр нязярдя тутулмушдур. Атомун бцтцн E m вя
E n
сявиййяляри арасындакы кечидляр нятиъясиндя йаранан там удулма ямсалыны тапмаг цчцн щямин ифадялярин щяр бирини ъямлямяк лазымдыр. (52.8) ифадясиндя мютяризядяки икинъи щядд ващиддян кичикдир. Мясялян, λ =4000
Å, ω =4,7 ⋅10 16
щс вя Т=300 K олдугда 3 23 16 34 10 12 , 1 300 10 38 , 1 10 7 , 4 10 ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ≈ − − kT ω h алыныр ки, онда ядяди дя 1-дян чох кичик олур. Гейд едяк ки, спектрин эюрцнян щиссясиндя вя чох йцксяк олмайан температурларда щямишя 3 10
, 1 ⋅ − e 1
−
ω h шярти юдянир. Она эюря дя таразлыг щалында щямишя k ω >0, йяни йекун удма ямсалы щямишя мцсбят ишарялидир. Башга сюзля, мцсбят абсорбсийа актлары мянфи абсорбсийа актларыны сайъа цстяляйир. Бунун ися сябяби ондан ибарятдир ки, таразлыг щалында ян ашаьы (нормал) енержи сявиййясиндя йерляшян атомларын сайы щяйяъанланмыш атомларын сайындан щямишя чох олур (Болсман пайланмасы). Мянфи удулмайа малик олан мцщит йаратмаг вя беляликля дя мяъбури
275
кечидляри тяърцбядя мцшащидя етмяк цчцн таразлыгда олмайан щал йаратмаг лазымдыр, йяни еля шяраит йарадылмалыдыр ки, щяйяъанланмыш атомларын сайы нормал (ясас) щалда йерляшян атомларын сайындан чох олсун. Беля гейри- таразлыг щалы чох заман мянфи мцтляг температурлу щал адланыр. Доьрудан да, цмумилийи позмадан g 1 =g 2 эютцряряк Болсман пайланмасына эюря ) ln(
1 2 1 2 N N k E E T − − =
(52.10) йаза билярик. Шяртя эюря Е 2 >Е 1 вя N 2 /N 1 <1 олдуьундан (таразлыг щалы), эюзлянилдийи кими, Т >0 алыныр. Лакин N 2 /N 1 >1 олса, Т<0, йяни мянфи мцтляг температур алыныр. Гейд едяк ки, таразлыгда олмайан щаллар цчцн температур анлайышынын тятбиг едилмясинин гейри-мцмкцн олмасына бахмайараг, практик ъящятдян ялверишли олдуьу цчцн "мянфи мцтляг температур" анлайышындан истифадя едилир. Она эюря дя бу анлайышы енержи сявиййяляри цзря атомларын инверс пайланмасына уйьун эялян щалын синоними кими гябул етмяк лазымдыр. Мянфи мцтляг температурлу мцщит йаратмаьын бир чох цсуллары вардыр. Бу мягсядля, щяр щансы долайы йолла, даща йухары сявиййядя йерляшян атомларын сайынын мцяййян даща ашаьы сявиййядя (ян ашаьы, йяни нормал сявиййя олмайа да биляр) йерляшян атомларын сайына нисбятян чох олмасына наил олмаьа вя йа, яксиня, даща ашаьы сявиййянин мяскунлуьуну йухары сявиййянинкиня нисбятян сцни йолла азалтмаьа чалышырлар. Айдындыр ки, щяр ики щалда сявиййяляр цзря атомларын инверс пайланмасы, вя демяли, сечилмиш енержи сявиййяляри ъцтц цчцн "мянфи мцтляг температур" ялдя едилир. Мянфи мцтляг температур шяраитиндя мяъбури шцаланманын ян садя тязащцрц мянфи удулманын баш вермяси, йяни ващиддян бюйцк олан шяффафлыг ямсалынын мцшащидя олунмасыдыр. Бу йолла щяля 1939-ъу илдя В. А. Фабрикант мцяййян хцсуси шяртляр дахилиндя електрик бошалмасы заманы щяйяъанланмыш ъивя бухарынын спектринин эюрцнян щиссясиндя мяъбури кечидляр мцшащидя етмишди. Молекулйар эцълянмянин мцмкцн олмасы принсипини илк дяфя В. А. Фабрикант иряли сцрмцшдцр.
Яввялки параграфларда Бор постулатларынын доьрулуьуну тясдиг едян чох мцщцм тяърцби фактлары ятрафлы нязярдян кечирдик. Бор постулатлары оптик квант эенераторларынын йарадылмасы вя тякмилляшдирилмяси цчцн истифадя олунан тясяввцрлярин ясасыны тяшкил едир. Оптик квант эенераторларынын йарадылмасы тякъя физикада дейил, щям дя техникада вя елмин диэяр сащяляриндя принсипъя йени йоллар ачмыш вя бюйцк ящямиййят кясб едир. Бу ъищазларын нязяриййянин габагъадан сюйлядийи мцлащизяляря уйьун олараг ишлямяси дя Бор постулатларынын доьру олдуьуну сцбут едян даща тутарлы бир фактдыр. Спонтан шцаланма кощерент дейилдир. Чцнки бу заман мянбяйин атомлары бир-бириндян асылы олмайараг ишыг шцаландырырлар. Мцхтялиф атомларын бурахдыьы дальаларын фазасы, полйаризасийасы вя йайылма истигамяти арасында
276 щеч бир ялагя йохдур. Мясялян, алов, кюзярмя лампалары, газ бошалмасы борулары, лцминессенсийа лампалары вя с. кими ади ишыг мянбяляринин шцаланмасы гейри-кощерентдир. Бу мянбялярдя ишыгланма йа истилик щярякяти едян атомларын бир-бири иля тоггушмасы, йа да електрон зярбяляри нятиъясиндя йараныр. Бу ишыг мянбяляриндя спонтан шцаланма иля йанашы мяъбури шцаланма да баш верир. Лакин о, кощерент олмур. Бурахылан ишыг аз вя йа чох дяряъядя низамсызлыг иля характеризя олунур. Максимум низамсызлыг гапалы диварлара малик бошлугдан таразлыгда олан шцаланмада алыныр. Беля ки, бу шцаланмада мцмкцн олан щяр ъцр фазалар вя тезликляр, рягслярин мцмкцн олан бцтцн истигамятляри, ишыьын мцмкцн олан бцтцн истигамятлярдя йайылмасы вардыр. Акустикада вя радиотехникада истифадя олунан терминлярдян истифадя едяряк беля демяк олар ки, йухарыда эюстярилян ишыг мянбяляри дцзэцн вя низамлы дальалар дейил, йалныз ишыгланма, кобуд сигналлар, хяйалларын алынмасы, фотографийа вя с. цчцн йарарлы олан кцйляр йарадыр. Бу ися радиостансийаларын шцаландырдыьы радиодальалардан фярглидир вя нитгин ютцрцлмяси (радио рабитя), телевизийа рабитяси вя с. цчцн йарамыр. Лакин кощерент шцаланма верян ишыг мянбяляри дя йаратмаг олар. Беля мянбялярдя мцхтялиф атомлар, радиостансийалара охшар олараг, бир-бири иля узлашмыш шякилдя, йяни ейни тезлийя, фазайа, полйаризасийайа вя йаылма истигамятиня малик олан дальалар шцаландырмалыдырлар. Беля ишыг мянбялярини мяъбури шцаланма ясасында йарада билмишляр. Ё52-дя гейд едилдийи кими, В. А. Фабрикант мяъбури шцаланма щесабына ишыьын эцълянмясинин баш веря биляъяйи мцщитлярин алынмасынын мцмкцнлцйцнц илк дяфя
олараг 1939-ъу илдя
юзцнцн докторлуг диссертасийасында эюстярмишди. 1951-ъи илдя бу ишя эюря она мцяллифлик шящадятнамяси верилмишди. Лакин Фабрикантын бу идейасына о дюврдя лазыми ящямиййят верилмяди. Щесаб едирдиляр ки, инверс мяскунлуьа малик енержи сявиййяляри системинин йарадылмасы перспективи олмайан бир ишдир. 1954-ъц илдя Н. Г. Басов вя А. М. Прохоров вя онлардан асылы олмайараг америка алимляри Ч. Таунс вя Вебер сантиметрлик дальалар диапазонунда ишляйян вя мазерляр адланан илк молекулйар эенераторлар йаратдылар. Мазер инэилисъя микродальаларын мяъбури шцаланма васитясиля эцъляндирилмяси (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) сюзляринин илк щярфляриндян дцзялдилмиш сюздцр. Бу кяшфя эюря Басов, Прохоров вя Таунс 1964-ъц илдя Нобел мцкафатына лайиг эюрцлмцшляр. 1960-ъы илдя ися АБШ алими Мейман оптик диапазонда, йяни ултрабянювшяйи, эюрцнян вя инфрагырмызы областда ишляйян вя лазер адланан илк аналожи ъищаз йаратды. Иш принсипи мяъбури шцаланмайа ясасландыьы цчцн лазерляри чох заман оптик мазерляр дя адландырырлар. Лазер инэилисъя ишыьын шцаланма васитясиля эцъляндирилмяси (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) сюзляринин баш щярфляриндян ибарят олан сюздцр. Лазерляри бязян оптик квант эенераторлары (ОКЭ) дя адландырырлар. Бу адын мянасы ашаьыдакы мцлащизяляриндян айдын олур. Фяал мцщитдя истигамятлянмиш шца сели йаратмаг цчцн енержинин мцмкцн олан дискрет гиймятляри чохлуьуна малик олан вя енержи квантлары (фотонлар) бурахан квант системляринин, йяни атом вя молекулларын шцаланмасы просесляриндян истифадя олунур. Мящз бу да "оптик квант эенератору" термининдян истифадя етмяйин мягсядуйьун олдуьуну
277 эюстярир. Радиотехникада истифадя олунан лампалы эенераторларда кечириъилик електронларынын щярякятиндян истифадя едилир вя шцаланма тезлийи кичикдир. Она эюря дя квант еффектляри мцщцм рол ойнамыр вя щямин эенераторларда баш верян щадисяляри классик тясяввцрляря ясасян тясвир етмяк олар. Ишыг дальасынын эцълянмяси цчцн бу дальанын йайылдыьы мцщитин фяал мцщит алмасы, йяни бу мцщитдя инверс мяскунлуьа малик енержи сявиййяляринин олмасы зярури шяртдир. Она эюря дя оптик квант эенераторлары цчцн ишчи маддянин сечилмяси ясас етибары иля щяр щансы ики енержи сявиййяси цчцн инверс мяскунлуьун ялдя едилмяси мцмкцнлцйц иля тяйин олунур. Эенерасийа режими о заман башланыр ки, ишыьын эцълянмяси еффекти сяпилмя, йенидян удулма вя с. просесляр щесабына баш верян енержи итэилярини компенсасийа етмиш олсун. Оптик квант эенераторлары цчцн фяал мцщит олараг бязи кристаллардан, майелярдян вя газлардан истифадя едилир. Лазерлярдя ишлядилян мцхтялиф маддялярин енержи сявиййяляри системи вя
щяйяъанланмыш щалларын йашама мцддятинин фяргли олмасына бахмайараг, ишыьын оптик квант эенераторларынын ясас иш принсипи ейнидир. Лазерлярин йарадылмасы бязи маддялярдя енержи сявиййяляринин инверс мяскунлуьуну, йяни фяал мцщит йаратмаг цсулларыны тапдыгдан сонра мцмкцн олмушдур. Фяал мцщит йаратмаг цчцн онун атомларынын щеч олмаса ики дяня енержи сявиййясиндя инверс мяскунлуьун ямяля эялмясини тямин едян селектив щяйяъанландырылмасына наил олмаг лазымдыр. Ишыьын бурахылмасы вя удулмасы просесляри яввялки параграфларда ятрафлы шярщ олундуьу цчцн мцщитин атомларынын селектив щяйяъанландырылмасынын оптик цсулуна бахаг. Бязян "щяйяъанландырмаьын оптик цсулу" термини явязиня "оптик долдурма" анлайышы да ишлядилир. Щяйяъанландырмаьын оптик цсулундан истифадя олунан оптик квант эенераторуна мисал олараг йагут лазерини эюстярмяк олар. Бу, спектрин эюрцнян областында ишыг шцаландыран тарихян илк оптик квант эенераторудур (Мейман, 1960). Йагут, эюйярдиляркян тяркибиня фаизин йцздя бир щиссяляри гядяр хром оксиди Cr 2 O
дахил едилмиш алцминиум оксиди Al 2 O 3 , йяни корунд кристалыдыр. Хром оксиди корундун кристал гяфясиня изоморф дахил олур. Шяффаф корунд кристалы хром ионларынын ашгар кими дахил едилмяси нятиъясиндя чящрайы рянэ алыр. Йагут кристалындан кечян аь ишыг спектриндя йашыл вя бянювшяйи областларда йерляшян ики дяня енли удулма золаьы мейдана чыхыр. Спектрин мящз бу щиссяляриндя удулма йагутун чящрайы рянэ олмасына сябяб олур. Йагут кристалыны эюй-йашыл шцаларла ишыгландырдыгда о, илкин ишыг дястясиндя олмайан гырмызы рянэли ишыг бурахыр ки, бу да хром ионларынын фотолцминессенсийасыдыр. Йагутун ишыгланмасыны спектроскоп васитясиля мцшащидя етдикдя спектрин гырмызы областында дальа узунлуьу λ =6943 Å олан хятти эюрмяк олур. Бюйцк дисперсийалы спектроскоп васитясиля мцшащидя апардыгда бир-бириня чох йахын йерляшмиш вя дальа узунлуглары λ 1
λ 2 =6929 Å олан ики дяня гырмызы спектрал хятт мцшащидя олунур. Лакин икинъи хяттин интенсивлийи биринъийя нисбятян хейли кичикдир. Бизим бахдыьымыз схематик тясвирдя беля инъяликляр нязяря алынмыр. Йагутун лцминессенсийасынын юйрянилмяси сайясиндя бу лцминессенсийанын йаранма механизми вя корундун кристал гяфясиня дахил 278
едилмиш хром ионларынын енержи сявиййяляри щаггында ашаьыдакы схематик тясяввцр йаранмышдыр. 53.1 шяклиндя хром ионларынын Е 3 вя Е 3 ′ енержи сявиййяляри эениш золаг шяклиндя эюстярилмишдир (бязян бу сявиййялярин икисини бир дяня эениш золаг кими эюстярирляр).
1
ясас щалдан
бу сявиййяляря кечидляр спектрин эюрцнян областында йагут кристалынын йухарыда гейд етдийимиз ики эениш удма золагларына уйьун эялир. Ишыг енержисинин хром ионлары тяряфиндян удулмасы символик (рямзи) олараг щямин ионларын нормал (ашаьы) Е 1 енержи сявиййясиндян йухары Е 3
вя Е 3 ′ сявиййяляриня доьру чякилмиш охларла эюстярилмишдир. Хром ионларынын Е 3 вя Е 3 ′ щяйяъанланмыш щалларынын мювъуд олма (орта йашама) мцддяти
τ чох кичик олуб 10 -8
тяртибиндядир. Шцаланм асыз кечидляр
Е Е 3 Эе не ра си йа Оп ти к щяй яъ ан ла нм а Е 2 Е 1 Е 3 ' Шцаланм асыз кечидляр
Е Е 3 Эе не ра си йа Оп ти к щяй яъ ан ла нм а Е 2 Е 1 Е 3 ' Гейд едяк ки, Е 3 вя Е 3 ′ щяйяъанланмыш щалларда олан хром ионларынын чох аз бир щиссяси уддуьу фотону билаваситя бурахараг Е 1 ясас щалына гайыдыр (спонтан кечид едир). Щяйяъанланмыш хром ионларынын галан ясас щиссяси юз енержисинин бир щиссясини ишыг шцаландырмадан корундун кристал гяфясиня верир вя нятиъядя енержиси Е 2 олан щала кечир. Бу шцаланмасыз кечид 53.1 шяклиндя Е 3 , Е 3 ′ сявиййяляриндян Е 2 сявиййясиня чякилмиш дальавари охларла эюстярилмишдир. Хром ионларынын Е 2 щяйяъанланмыш щалында орта йашама мцддяти тягрибян 3 ⋅10
-3 сан олуб, Е 3 вя йа Е 3 ′ щаллары цчцн олдуьундан хейли (~10 5
метастабил щал адланыр. Демяли, Е 2 сявиййяси Cr 3+ ионлары цчцн метастабил сявиййядир. Хром ионларынын Е 2 сявиййясиндян Е 1 сявиййясиня гайытмасы ися шцаланма кечидляри иля баш верир ки, бу да йагут кристалынын йухарыда гейд етдийимиз гырмызы лцминессенсийасыны йарадыр. Мцяййян едилмишдир ки, Е 1 →Е 3 , Е 3 ′ кечиди λ =5600 Å дальа узунлуьуна малик ишыг удмагла, Е 2 →Е 1 кечиди
ися, бир гядяр яввял гейд етдийимиз кими, λ =6943 Å дальа узунлуглу ишыг шцаландырмагла баш верир. Метастабил щалдан ясас щала кечид сечмя гайдалары иля гадаьан олунмушдур. Лакин сечмя гайдалары мцтляг ъидди дейилдир. Гадаьан олунмуш кечидлярин ещтималы йол верилян кечидлярин ещтималына нисбятян хейли кичик олса да, щяр щалда сыфырдан фярглидир. Download 18.1 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|