I. Kirish II. Asosiy qism
Download 1.03 Mb. Pdf ko'rish
|
monoxromatik tolqin. monoxromatik tolqin xususiyatlari
- Bu sahifa navigatsiya:
- I.Kirish II.Asosiy qism
- III.Xulosa IV.Foydalanilgan adabiyotlar
- Elektromagnit to’lqinlar va ularning xossalari. Elektromagnit to’lqinlar.
- Lazerlarning qo’llanilishi
- GLOSSARY 1.To’lqin
|
1
2
Reja: I.Kirish II.Asosiy qism 1.To’lqin turlari 2.Elektromagnit to’lqinning-ko’ndalangligi 3.Monoxromatik tebranishlar va to’lqinlar 4.Yassi monoxromatik to’lqin superpozitsiyasining dolzarbligi 5.Lazerlarning qo’llanilishi III.Xulosa IV.Foydalanilgan adabiyotlar
3
Kirish. Tebranuvchi sistema tashqi muhitga energiya berishi mumkin.Energiyani bunday uzatish shuning uchun mumkinki,muhit elastik bo’lganligi orqasida uning alohida kichkina uchastkalarining o’zlari mittigina tebranma sistemalardan iborat bo’ladi.
Agar muhit (masalan,havo,suv yoki boshqa moddalar)zarrachalarning siljishi natijasida uning biror joyidagi zichligining muvozanati buzilsa, u holda atrofdagi zarrachalar tomonidan ta’sir qiluvchi kuchlar siljigan zarrachalarni orqaga qaytishga majbur qiladi,ya’ni elastiklik kuchlari buzilgan muvozanatni tiklashga intiladi,ammo bunda muhit zarrachalari inersiya bilan bu muvozanat holatdan o’tib ketib qarama – qarshi tomonga siljiydi.Bunday harakat vaqtida tebranuvchi zarrachalarga qo’shni zarrachalar ham siljituvchi kuchlar ta’sir iga uchrab turg’un muvozanat holatdan chetlashadi.Demak,har qanday qo’zg’alish ham,muhitning ma’lum uchastkasida bir karra paydo bo’lar ekan,dastlab qo’zg’algan joydan tobora narida turgan zarrachalarni o’z ta’siriga tortib,asta-sekin tarqala boshlaydi. Biror muhitda turgan tebranuvchi sistema unga bevosita tegib turgan zarrachalar bilan turgan zarrachalar bilan o’zaro ta’sirlashadi.U tebranar ekan,o’z atrofida qator davriy qo’zg’atishlar uyg’otadi,ya’ni yonidagi zrrachalarga qandaydir davriy o’zgaruvchi tashqi muhit singari ta’sir ko’rsatadi.Bu kuch muhitning zarrachalarini majbur qiluvchi kuch chastotasi bilan tebrantiradi,shu bilan birga tebranma protsess zarrachalar o’zaro ta’sirlashuvi sababli muhitda shu muhitning xossalari uchun harakterli bo’lgan qandaydir aniq bir tezlik bilan tarqaladi. Ravshanki,muhitning dastlab qo’zg’algan joyidan y masofada turgan zarrachalari faqat muhitda tarqalayotgan tebranma protsess unga yetib kelgandagina tebrana boshlaydi. Tebranma protsessning tarqalish tezligi ni u bilan belgilaymiz.Tebranma protsess biz tekshirayotgan zarragacha
X=asinwt
4
Tenglama bo’yicha ifodalansa,u holda zarrachalarning biz tekshirayotgan tebranishlari ham xuddi shunday sinusoidal qonun bo’yicha,lekin vaqtga kechikib sodir bo’ladi;shunday qilib,biz zarracha uchun quyidagi tenglamani yozishimiz mumkin:
X’=Asinwt(t- =Asinwt(t- (1)
Bu tenglama zarrachaning x’ siljishini vaqtning va boshlang’ich nuqtasigacha bo’lgan masofaning funksiyasi holida ifodalaydi.Biroq,agar boshlang’ich nuqtadan o’tuvchi bir to’g’ri chiziqda yotgan nuqtalarni bir vaqtda tekshirsak,u holda,u uchun turli qiymatlar bera borib,(1) tenglama orqali siljishlarning biz tanlagan to’gri chiziq bo’ylab taqsimlanishini aniqlashimiz mumkin.Bu holda x’ ni biz faqat birgina y ning funksiyasi deb qaraymiz (t=const) Muhitda
tarqaluvchi to’lqinlarning turlari muhitning elastiklik xossalariga bog’liqdir.Bu bog’lanishning harakterini aniqlash uchun muhitnihayolda to’lqinning tarqalish yo’nalishini aniqlash uchun muhitni hayolda to’lqinning tarqalish yo’nalishigaperpenikulyar bo’lgan bir- biriga tegib turuvchi qator yupka qatlamlarga ajratamiz.Gazlar va suyuqliklarda elastiklik to’lqin faqat zarrachalarning tebranma harakati yo’nalishi bo’ylabgina tarqala oladi.Bunday to’lqinlar bo’ylama to’lqinlar deyiladi.(a- rasm)Qattiq jismda siljish deformatsiyasi zarrachalarning siljish yo’nalishiga perpendikulyar yo’nalishida tarqluvchi to’lqin hosil qiladi.Agar to’lqinda tebrnma harakat tebranishlarning tarqalish yo’nalishiga perpendakulyar yo’nalish bo;ylab sodir bo’lsa,bunday to’lqin ko’ndalang to’lqin deyiladi.(b-rasm).Dumaloq sterjenning uchidagi kesimiga bolg’acha bilan ursak,u holda sterjen bo’ylab to’lqin chopadi,bunda faqat sterjen o’qi bo’ylab yotgan zarrachalargina sof bo’ylama siljiydi,sterjenningyaqinlashib borgan sari esa zarrachalarning taebranishi amplitudasi ortib boruvchi ko’ndalang tebranishga aylana boradi (v-rasm);Bunday to’lqinlarni qavariq to’lqinlar deyiladi.Suv sirtidagi to’lqinlarni hamma yaxshi biladi.Shuni qayd qilib o’tish kerakki,sirt to’lqinlarining qonunlari boshqa turdagi to’lqinlarning qonunlariga qaraganda ancha murakkabroqdir.Sirt
5
to’lqinlarining tarqalishida ishtirok etuvchi zarrachalarning tebranma trayektoriyalari to’g’ri chiziqli bo’lmaydi;zarrachalar yopiq aylana yoki elliptik orbitalarchizadi.(g- rasm)
To’lqinlarning protsess.To’lqin turlari To’lqin protsesslar juda umumiy hodisalardan iborat. chunki hosil bo’lishi sistemaning ayrim qismlari orasida aloqa borligiga bog’liq, shu tufayli yakkalangan protsess tushunchasi, albatta, anchagina shartli abstraksiyadir. Fazoning biror qismida yuz berayotgan protsessi yakkalangan protsess deb hisoblash mumkin bo’lgan hollar qiyosan kam bo’ladi.Odatda bu protsess sistemaning qo’shni nuqtalarida tegishli o’zgarishlar yuzaga keltirib, ularga biror miqdorda energiya beradi. Bu nuqtalardan g’alayon (o’zgarishlar) ularning qo’shnilariga o’tadi va hokazo, shu yo’sinda nuqtadan- nuktaga tarqaladi, ya'ni to’lqin hosil qiladi. Bu o’zaro ta'sirni takozo qiluvchi aloqalarning tabiatiga bog’liq ravishda biror tabiatli to’lqin hosil bo’ladi. Har qanday qattiq;, suyuq; yoki gazsimon jism elementlari orasida ta'sir etuvchi elastik kuchlar tufayli jismlarda elastik (akustik) to’lqinlar paydo bo’ladi. Suvning qo’shni qismlari orasidagi aloqalar tufayli (bu aloqalar o’z navbatida og’irlik kuchi va suyuqlik zarralari harakatchanligi tufayli ,hosil bo’ladi) suvning gorizontal sirti g’alayonlanishi sirtiy to’lqinlar manbai bo’ladi. Suyuklik sirtining ozgina deformatsiyalanishi sirt qatlamidagi hodisalarni aniqlaydigan molekulyar kuchlar ta'sirida paydo bo’ladigan kapillyar to’lqinlar boshlanishiga sabab bo’lishi mumkin. Fazoning biror joyida paydo bo’lgan elektromagnitik g’alayop elektromagnitizm va elektromagnitik induksiya qonunlarida ifodalangan elektromagnitik aloqalar tufayli fazoning qo’shni qismlarida huddi shunday g’alayonlar manbai bo’ladi, g’alayon bu joylardan nari va yana nari uzatiladi: Maksvell nazariyasi bo’yicha yorug’lik tengligi bilan tarqalishi kerak bo’lgan elektromagnitik to’lqin vujudga keladi. To’lqinlar paydo qiluvchi fizik protsesslar cheksiz hilma-hil bo’lishiga qaramasdan, to’lqinlar bir umumiy tip bo’yicha hosil bo’ladi.Biror nuqtada ma'lum bir paytda yuz bergan to’lqin biror vact utgach boshlangich nuktadan kandaydir masofada namoyon buladi, ya'ni u ma'lum tezlik bilan uzatiladi. Soddalik uchun to’lqinning biror h yo’nalishda tarqalishni ko’rib chiqaylik; biz s to’llqinni h- koordinata va t vaqtning funksiyasi
6
sifatida tasvirlay olamiz: s = f(x, t). To’lqinning h yo’nalish bo’ylab v tezlik bilan tarqalishi o’sha funksiya bilan ifodalanadi, biroq bu funksiyaning argumentiga t va x lar (vt— x) yoki (t — x/v) kombinatsiyalar ko’rinishida kiradi. Haqiqatan ham argumentning tuzilishi bunday ekanligi shuni kursatadiki, funksiyaning x nuqtada t paytdagi qiymati birmuncha naridagi x+dx nuktada bir oz keyingi t+dt paytda takrorlanadi, lekin bunda kuyidagi shart bajarilishi kerak: vt — x = v(t + dt) — (x + dx). (1) Shunday qilib, galayon tezlik bilan tarqalib, dt vaqt ichida dx masofaga ko’chadi. (1) munosabatdan ekanligi, ya'ni bu tezlik v ga teng ekanligi kelib chiqadi. Demak, vt — x argumentli har qanday funksiya to’lqinning x yo’nalish bo’ylab x ning o’sib boruvchi qiymatlari tomon o’zgarmas v tezlik bilan tarqalishini ifodalaydi. Shunga o’xshash, vt+x argument har qanday funksiya to’lqinning v tezlik bilan, le- kin qarama-qarshi tomonga tarqalishini ifodalaydi. f funksiyaning ko’rinishi to’lqinning har qanday t paytdagi shaklini aniqlash imkonini berish va to’lqinning vujudga kelish sharoitiga bog’liq bo’ladi. Tulqinning harakatini tavsiflovchi differensial tenglama, ya'ni yechimi vt— x yoki vt+x argumentli har qanday funksiya bo’la oladigan tenglama Ko’rinishda bo’lishini isbotlash oson. Haqiqatdan ham, s =
(vt + x) + (vt — x) (2) munosabat bilan aniqlanadigan s to’lqin (2) ning yechimi bo’ladi; buni o’rniga ko’yish yo’li bilan tekshirib ko’rish mumkin. Bu tenglama ikkinchi tartibli differenial tenglama bo’lganligi uchun ikki ixtiyoriy funksiyani o’z tarkibiga oluvchi topilgan yechim uning u mumiy y echimi buladi.Bu yechim v tezlik bilan bir-biriga qarshi tarqalayotgan ikki to’lqin yig’indisidan iborat. Ravshanki, differensial tenglamaning o’ziga qarab, hech qachon , va
funksiyalarning maxsus shaklida xulosa chiqarish mumkin emas. Ma'lumki, Myxitning biror joyida o’zgaruvchan elektr toki vujudga kelishi bilan bir vaqtda atrofdagi fazoda o’zgaruvchan magnit maydoni paydo bo’ladi (elektromagnetizm); o’zgaruvchan magnit maydoni o’zgaruvchan elektr maydoni hosil bo’lishiga olib keladi (elektromagnitik induksiya), bu tufayli atrofdagi muhit o’zgaruvchan siljish toklari paydo bo’ladi.O’tkazgichdagi oddiy o’tkazuvchanlik toklari o’z atrofida magnit maydoni vujudga keltirgani kabi, siljish toklari ham magnit maydoni paydo bo’lishiga sabab bo’ladi. Shunday qiilib, fazoning tobora yangi-yangi sohalari elektromagnitik maydonlar ta'siri sohalari bo’la boradi: biror joyda vujudga kelgan elektr tebranishi o’z joyida bo’lmaydi, balki elektromagnitik to’lqin ko’rinishida tarqalib, fazoning tobora yangi-yangi qismlarini birin-ketin egallab bo- radi. Bu protsess yuzaga keltiruvchi elektromagnetizm va elektromagnitik induksiya hodisalari elektr (E) va magnit (H) maydonlari kuchlanganliklari o’zgarishlari orasidagi
7
munosabatni aniqlovchi Maksvell tenglamalarida o’zining qisqa matematik ifodasini topadi. Maksvellning tajriba ma'lumotlariga muvofiq mulohazalari shuni ko’rsatadiki, elektr va magnit vektorlari bir-biriga hamda elektromagnitik to’lqinning tarqalish yo’nalishiga perpendikulyar bo’ladi. Е elektr maydoni z o’qi bo’ylab, H magnit maydoni esa y o’qi bo’ylab yo’nalgan eng sodda yassi to’lqin holida Maksvell tenglamalari quyidagi» ko’rinishda bo’ladi: =- (3) bundagi —muhitning magnit singdiruvchanligi c esa tok kuchining elektromagnitik va elektrostatik birliklari nisbati; o’lchashlarning ko’rsatishicha, s nisbat yoru’lik tezligiga, ya'ni 3 m/s ga teng. Biror joyda vujudga kelgan elektromagnitik maydonning fazoda v=c/ tezlik bilan tarqalishi bu tenglamalardan zaruriy tarzda kelib chiqadi. Haqiqatan ham, (3) tenglamani x bo’yicha, (4) tenglamani esa t bo’yicha differensiallab, ulardan I ni yuqotsak,to’lqinnin g differensial tenglamasi hosil bo’ladi; bu tenglama Е elektr maydonining fazoda x o’qi bo’ylab v tezlik bilan tarqalishini ko’rsatadi. Shunday qilib, E = f(x — vt) ifoda (bu erda f—ihtiyoriy funksiya) bu tenglamaning yechimi bo’la oladi. Magnit maydoni kuchlanganligining H kattaligi uchun ham huddi shu singari xulosa chiqarishimiz mumkin. Е bilan H orasidagi munosabatni aniqlash oson; masalan, E = f(x — vt) deb hisoblab, quyidagin topamiz (5)
Barcha elektrodinamik (va binobarin, optik) protsesslarda o’zgarmas maydon rol o’ynamaganligi uchun o’zgarmas kattalikni umumiylikka halal bermagan holda nolga teng deb hisoblash mumkin. Demak,
munosabatЕ va H bir-biriga chiziqli bog’langanligini ko’rsatadi; Е va H maksimum va minimumdan baravar o’tadigan bo’lib o’zgaradi. Shunday qilib, elektromagnitik to’lqin uchun (shuningdek, elastik to’lqinlar uchun ham) umumiy tezlik bilan to’lqinsimon tarqaladigan ikkita bog’langan vektorlar to’plamiga egamiz.
turib tarqalishi elektromagnit to’lqin deyiladi. Elektromagnit to’lqinni uning tarqalish yo’nalishida ikkita o’zaro perpendikulyar tekisliklarda yotgan ikkita sinusoida orqali ifodalash mumkin. Bu sinusoidalardan biri elektr kuchlanganlik vektori E ning, 8
ikkinchisi esa magnit kuchlanganlik vektori H ning tebranishlarini tasvirlaydi. Bo’shliqda ikkala vektorning tebranish amplitudalari miqdor jihatdan bir – biriga teng bo’ladi; ikkala vektor bir xil fazada tebranadi.
To’lqin tarqalayotgan yo’nalishni parma qoidasidan foydalanib topish mumkin: agar parmaning dastasini E vektordan H vektorga qarab burasak, u holda parmaning ilgarilanma harakati yo’nalishi to’lqin tarqalayotgan yo’nalishni ko’rsatadi. Elektromagnit to’lqin bilan birgalikda elektromagnit maydonni xarakterlovchi yana bir fizik kattalik – energiya ham tarqaladi. Birlik hajmdagi elektromagnit maydon energiyasi zichligi quyidagi munosabat yordamida aniqlanadi: H E W
0 0
Elektromagnit to’lqinlarning xossalari.Elektromagni to’lqinlar ko’ndalang to’lqinlar ekanligini ta’kidlab o’tdik. Ular vakuumda, yorug’likning vakuumdagi tezligiga teng c=3∙10 8 m/s tezlik bilan harakatalanadi. Elektromagnit to’lqinlarning tezligi, to’lqin uzunligi muhitining xususiyatlariga bog’liq. Elektromagnit to’lqinning chastotasi esa barcha muhitlar uchun bir xil kattalikdir. Shuningdek, yorug’lik to’lqinlari kabi to`siqdan qaytadi, muhitlar chegarasida sinadi, interferensiyasiga kirishadi. Boshqacha qilib aytganda, elektromagnit to’lqinlarning barcha xossalari yorug’likning xossalariga o’xshab ketadi. Demak, bundan shunday xulosa kelib chiqadiki: yorug’lik nuri elektromagnit to’lqinlardan iboratdir. Keyingi tajribalar shuni ko’rsatadiki, faqat yorug’lik nuri emas, balki unfraqizil, ultrabinafsha, rentgen va gamma nurlari ham elektromagnit tabiatga egadir. Monoxromatik tebranishlar va to’lqinlar. Monoxromatik to’lqin deganda,to’lqin uzunligi ,faza va amplitudasi vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydigan to’lqin tushuniladi.To’lqin sirti yassi tekislikdan iborat bo’lgan
9
to’lqinga yassi to’lqin deyiladi,Ixtiyoriy tanlab olingan o’q bo’ylab tarqalayotgan to’lqinni yassi to’lqin deyish mumkin.Barcha nuqtalarida xossalari bir xil bo’lgan muhit bir jinsli muhit hisoblanadi. X o’qi bo’ylab tarqalayotgan monoxromatik yoki garmonik to’lqin formulasi quyidagi ko’rinishga ega : U=Acos[ .
- siklik chastota. x yo’nalish bo’ylab v tezlik bilan tarqalayotgan to’lqinni s = f(t- ) (6) munosabat bilan tavsiflash mumkin. x ning qiymati o’zgartirilmasa, u holda f funksiyaning ko’rinishi g’alayonni, masalan, elektr yoki magnit maydoni kuchlanganligini harakterlovchi s kattalik- ning vaqt o’tishi bilan qanday qonun bo’yicha o’zgarishin ko’rsatadi. Oldin aytib o’tilganidek,funksiyaning ko’rinishi ixtiyoriy bo’lishi mumkin. Yassi monoxromatik to’lqinlar superpozitsiyasining dolzarbligi. Odatda monoxromatik to’lqin deyilganda to’lqin uzunligi,faza va vaqt bo’yicha o’zgarmaydigan to’lqin tushuniladi.To’lqin sirti yassi tekislikdan iborat bo’lgan to’lqinga yassi to’lqin deyiladi.Ixtiyoriy tanlab olingan o’q bo’ylab tarqalayotgan to’lqinni yassi to’lqin deyish mumkin.Barcha nuqtalarda xossalari bir xil bo’lgan muhit bir jinsli muhit hisoblanadi.Ana shunday bir jinsli muhitda ixtiyoriy yo’nalishda tarqalayotgan yassi monoxromatik to’lqinni ko’raylik. X o’qi bo’yicha tarqalayotgan yassi monxromatik yoki garmonik to’lqin formulasi quyidagi ko’rinishga ega: U=Acos[w(t- +
to’lqinning muvozanat vaziyatiga nisbatan siljishi,w-siklik chastota =[w(t- )+ ] to’lqin fazasi.Yassi monoromatik to’lqinning fazasi o’zgarmas bo’lishi uchun( t- )=const bo’lishi yetarlidir. Fazasi shunday bo’lgan yassi monoxromatik to’lqinga teng fazali yassi monoxromatik to’lqin deyiladi.Bu shartdan vaqt bop’yicha xosila olinsa,
xosil bo’ladi.Bundan ning tezlik ma’nosiga ega ekanligi kelib chiqadi. 10
Yassi monoxromatik to’lqinlar superpazitsiyasini ko’rish uchun x o’qi bo’ylab tarqalayotgan chastotalar va to’lqin vektorlarining moduli mos ravishda v, hamda k , bo’lgan ikki monoxromatik yoki garmonik to’lqinlar olinadi. Yorug’lik fazaviy va guruhiy tezliklarga ega bo’lsa,yorug’lik tezligini o’lchashga oid tajribalarda yorug’likning qaysi tezligi o’lchanadi degan savol tug’iladi. Yorug’lik tezligini o’lchashga doir barcha tajribalarning tahlili shuni ko’rsatadi, Bu tajribalarning hech qaysi birida yorug’likning fazaviy tezligini o’lchab bo’lmaydi,balki uning guruhiy tezligi aniqlanadi.Agar yorug’lik har qanday to’lqinlar ning cheklangan qatori deb qaralsa,bunday qatorni yassi monoxromatik to’lqinlar,ya’ni yassi garmonik to’lqinlarning qo’shilishi (superpozitsiyasi) natijasi deb qarash mumkin bo’ladi.Bundan esa har qanday to’lqinlarning cheklangan qatorini to’lqin paket deb qarash mumkinligi kelib chiqadi.Ma’lumki to’lqin paketda,odatda, to’lqinlarning guruhiy tezligi o’lchanadi.Yorug’lik aberatsiyasi yordamida yorug’lik tezligini o’lchash metodini analiz qilgan Erenfest bu metoddda ham yorug’likning fazaviy tezligi aniqlanganligini ko’rsatib berdi. Lekin ba’zi fazoviy cheklangan to’lqinlarning ya’ni to’lqin paketlarni dispersiyaga ega muhitda tarqalishida to’lqinning fazaviy tezlik tushunchasi o’z ma’nosini yo’qotadi.Chunki bu holda to’lqinning bitta fazasi emas, balki haddan tashqari ko’p garmonik to’lqinlarning fazalari bilan ish ko’riladi.Bunda har bir faza o’z tezligi bilan ana shu muhitda tarqaladi.Demak,biror to’lqinning fazaviy tezligi o’z nomidan kelib chiqqan holda uning ma’lum fazasining ko’chish tezligini ko’rsatadi va u fazoda cheklangan to’lqinlar qatori frontining harakat tezligi yoki to’lqinlar energiyasining harakat tezligi bilan bog’liq bo’lmaydi.Real holda bunday tezlik mavjud emas,har qanday to’lqinda guruhiy tezlik mavjud bo’ladi va uni tajribada o’lchash imkoniyati mavjuddir.Yassi monoxromatik to;lqinlar superpozitsiyasi to’lqin –zarra dualizmi kashf etilganidan so’ng katta ahamiyat kasb eta boshladi.Ular asosida tabiatda mavjud zarralarning to’lqin xususiyatlari tushuntirib berila boshlandi.Shuning uchun yassi monoxromatik to’lqinlar superpozitsiyasini o’rganish dolzarb mavzu bo’lib qoldi.
Lazerlarningishlash prinsipida faol moddaning atom tuzilishi juda muhimdir. Muhit atomlarining qo’zg’algan (g’alayonlangan) holatida, metastabil holatida yoki g’alayonlangan holatda ―uzoq vaqt turish‖ hususiyati bo’lishi zarur. Atomlar o’z
11
tuzilishiga qarab biror ―turtki‖siz 9 7 10 10 sekund metastabil holatda bo’ladilar. Oddiy muhitdan yorug’lik o’tsa u yutiladi va intensivligi kamayadi. faol muhitda esa yorug’lik tarqalishida u kuchayishi va intensivligini ortishi kuzatiladi. Bunday muhitlarfaol yoki zarralarning energetik sathlar bo’yicha inversli (teskari) muhit deyiladi. Optik kvant generatori (OKG) yoki lazer faol muhit, qo’zg’atuvchi (tebrantiruvchi) qurilma va rezonatordan iborat bo’ladi.
Faol muhit turiga qarab lazer qurilmalari qattiq jismli, suyuqlikli, gazli, yarimo’tkazgichli va bo’yoq moddali lazerlar ko’rinishida bo’ladi.
Muhitni g’alayonlangan (uyg’ongan, qo’zg’algan) holatga
keltirish (aktivlashtirish) qo’zg’atuvchi qurilma
yordamida ―qo’zg’otib‖ amalga oshiriladi. Qattiq jismli lazerlarda qo’zg’atish yoki ―optik tazyiq‖ kuchli yorug’lik yordamida bajariladi. Gazli lazerlar elektr razryadi (uchqun)dan foydalaniladi. yarimo’tkazgichli lazerlar faol muhit ishchi qismi p-n o’tish orqali elektronlar oqimi (elektr toki) ni o’tkazishga asoslanib ishlaydi. Invers bandli muhit nurlanishi intensivligini oshirishda rezonatorlar (ikkita yaqin shaffof ko’zgular) dan foydalaniladi.
Tarqalayotgan fotonlarning faol muhit orqali ko’p marta o’tishi rezonator yordamida amalga oshiriladi. Lazerlarda ular tutib qoluvchi va kuchaytiruvchi vazifasini bajaradi.
Lazerlarning ish jarayonini 3 yoki 4 sathli modelda ko’rsatish mumkin. Uch sathli generatorlarda ―lazer nurlanish‖ elektronlarning invers joylashishi asosida sath bilan ―uyg’ongan‖ sathlarning birortasi orasida, to’rt sathli generatorlarda esa ikkita ―uyg’ongan‖ sathlar orasida ro’y beradi. Uch sathli sxema bilan ishlaydigan lazerlarga yoqut (rubin) lazeri misol bo’la oladi. Bu guruhga kirgan xrom 3
, samariy , uran U , neodim 3
va boshqa elementlardan tuzilgan lazerlar kiradi. Rubin (yoqut) lazerda 0,05% gacha xrom 3
ionlari qo’shilgan alyuminiy oksid 3 2 O Al dan
tayyorlangan kristall ishlatiladi (1-rasm). Lazerlarda asoslari parallel bo’lgan silindrik sterjen ishlatiladi. Impulsli lampadan chiquvchi yorug’lik faol muhitda tebranish hosil qiladi. Lazer nurlanishini hosil qilishda bir nechaming joulgacha energiyali zaryadlangan kondensatorlar batareyasi lampa orqali razryadlanadi. Lampa qisqa 12
muddatlar yorug’lik oqimi bilan yoqut o’qini yoritadi. Impulsli lampaning kuchli yorug’lik oqimi yoqutga tushganda, xrom ionlari lampadan chiqayotgan nuolanish spektrining yashil va sariq qismlarini yutib, ―uyg’ongan‖ holatga, ya’ni uchinchi energetik sathga o’tadi. Xrom ionlari qisqa vaqt turgach, spontan holda nurlanishsiz ikkinchi (metastabil) holatga o’tadi. bu nurlanishga tayyor faol muhitni hosil qiladi. Lampa nurlanishidan turtki olib, lazer nurlanishi hosil qilinadi. Lazerning nurlanish quvvati 2 Kvtgacha etadi. Uning foydali ish koeffitsienti 0,1-10% ni tashkil etadi.
Lazerlarda ishlatiladigan muhitning faol holati energiyasi
va turg’un holat energiyasi 1
orasidagi farq doimiy 1
E hv E m m bo’lib, u nurlanish fotoni energiyasiga tengdir. Foton energiyasi 1
E hv E m m ekanidan const v bo’lib, nurlanish monoxramatik bo’ladi. Bu nurlanish chastotasi va tebranish davri vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydi. Shu bois u kogerentdir. Lazer nurlari aniq optik o’q bo’yicha yo’naladi va shuning uchun ular aniq (xaotik emas) yo’nalishga ega nurlanishlar bo’ladi. Lazer unrlanishi monoxramatik, kogerent va aniq yo’nalishga ega va energiyasi katta ekanidan o’z-o’zini fokuslash (ingichka dasta hosil qilish) hususiyatiga ega. Moddaning sindirish ko’rsatkichini yorug’lik to’lqinining chastotasi (yoki to’lqin uzunligi)ga bog’liqligi bilan yuzaga keluvchi hodisalarga yorug’lik dispersiyasi deyiladi. Dispersiya lotincha so’z bo’lib, dispersio sochilish ma’nosini anglatadi. Bu bog’lanishni ) ( 0
n (7) funksiya bilan xarakterlash mumkin. 1672 yili yorug’likning shisha prizmada sinishidan foydalanib, birinchi bo’lib Nyuton yorug’lik dispersiyasini tajribada tekshirdi. 13
Tajribalar 0 kamayishi bilan sindirish ko’rsatkichi n ortishini ko’rsatadi. Modda dispersiyasi deb nomlangan 0 d dn D (8) kattalik moduli ham 0 kamayishi bilan modda dispersiyasi ortadi. Bu normal dispersiya deyiladi (3 – rasm).
Normal dispersiya sohasida n va
0 orasidagi bog’lanishni quyidagi formula bilan ifodalash mumkin. ...
4 0 2 0 c b a n (9)
bu erda c b a , , -qiymatlari har bir modda uchun tajribada aniqlanuvchi doimiylardir. Ko’p hollarda (2.3 ) birinchi ikki hadi olinadi. 2 0 b a n (10) Bu holda modda dispersiyasi 3 0
2 b d dn D (11) qonun bo’yicha o’zgaradi.
Agar modda yorug’likni qisman yutsa, shu yutilish sohasi va uning yaqinida spektrning ba’zi qismlarida qisqa to’lqinlar uzun to’lqinlarga nisbatan kam sinishi anomal dispersiya deyiladi
Hozirgi vaqtda lazer nurlari ko’plab sohalarda keng qo’llanilmoqda.Lazer nurlaridan foydalanib o’ta qattiq moddalarga(olmos va boshq)ishlov berish mumkin.lazer nurlari mahsulotlardagi defektlarni aniqlashda,uzoq masofalardagi radioaloqada,kichik 14
hajmlarda yuqori temperature hosil qilishda juda nozik hirurgikl operatsiyalarini bajarishda (Masalan,ko’z jarrohligida)qo’llanilmoqda.
15
XULOSA Ma’lumki,fizika fani bo’yicha fundamental fanlar orasida tabiatni o’rganishda asosiy rol o’ynaydi va texnika yo’nalishidagi barcha mutaxassislik fanlar uchun fundamental asos bo’lib xizmat qiladi. Fizika fanini mukammal o’zlashtirish o’quvchi talabalardan tabiatda yuz beradigan fizik jarayonlar,hodisalar va ular bo’ysunadigan qonuniyatlar mohiyatini chuqur anglash,idrok qilishni taqozo qiladi.Shu ma’noda mashg’ulotlar paytida fizika qonunlarini o’rganishda matematik jihatdan yondashish va talqin qilish bu qonunlar mazmun mohiyatini yaxshi tushunib olish va uzoq muddatga eslab qolish imkoniyatini beradi.Biz tebranishlar deganda tebrana jarayonlarni biror jismning tebranishi misolida tasavvur qiladilarva ularni o’zicha harakatga mos tenglama tuzib olamiz,keyin esa tebranishlarni nomlab boramiz.Ulardagi qonuniyat sinus yoki kosinuslar qonuniga muofiq o’zgarsa u garmonik tebranishlar deyiladi.Agar to’lqin uzunligi,faza va amplitudasi vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydiganto’lqin deyilsa bunda biz monoxromatik to’lqinni tushunamiz.Bu esa monoxromatik tebranishda hosil bo’ladi.Monoxromatik tebranishlar manbalari yordamida ko’p yechilmay qolgan muammolar bartaraf etilmoqda.Bu manbalardan biri bu –lazerlardir.Lazerlardan biz hirurgiyada,sanoatda,havo yo’llarida,harbiy ishlarda foydalanamiz.Qurilmalarning ishlashi asosida monoxromatik tebranishlar va to’lqinlar yotadi.Monoxramatik tebranishlarni inson sog’ligi va ish unumini rivojlantirishda katta ahamiyat kasb etadi.Zero unutmaylikki hech bir harakat tebranishsiz sodir bo’lmaydi.
16
1.To’lqin deb nimaga aytiladi? 2.Ko’ndalang to’lqin qanday bo’lib tarqaladi? 3.Elektromagnit to’lqin ko’ndalangligini tushuntirib bering 4.Monoxromatik to’lqin qanday to’lqin? 5.Monoxromatik to’lqin va monoxromatik tebranishlarining tenglamalari? 6.Yassi monoxromatik to’lqin deb qanday monoxromatik to’lqinga aytiladi? 7.Yassi monoxromatik to’lqin tenglamasi? 8.Monoxromatik to’lqin xususiyatlari nimalar? 9.Lazer xususiyatlari? 10.Lazer nuridan qaysi sohalarda foydalanamiz?
17
1.To’lqin-tebranishlarning vaqt o’tishi bilan fazoda tarqalishi; 2.Yorug’lik nuri-energiya oqimining tarqalish yo’nalishi 3.Elektromagnit to’lqin-elektromagnit tebranishlarining fazoda tarqalishi 4.Ko’ndalang to’lqin- zarralarning tebranishi to’lqinning tarqalishi yo’nalishiga tik bo’lgan to’lqin
monoxromatik to’lqin
18
Testlar 1.Agar to’lqinda tebranma harakat tebranishlarining tarqlish yo’nalishiga perpendikulyar yo’nalish bo’yicha sodir bo’lsa,bunday to’lqin? A)Bo’ylama to’lqin; B ) Ko’ndalang to’lqin; C)Sirt to’lqin; D)Qavariq to’lqin; 2.Muhitdagi tarqaluvchi to’lqinlarning turlari muhitning qanday xossalariga bog’liq? A Elastik B)Temperatura C)Qattiqli D)T.J.Y 3.Bo’ylama to’lqinlar qanday deformatsiyaning aynan o’zginasidir? A )Hajm B)Siljish C)Bukilish D)Cho’zilish 4.Quyidagi to’lqinlarning qaysi biri sirt to’lqinlaridir? A)Shamol esganda tarqaluvchi to’lqinlar B)Jismlar tebranganda hosil bo’ladigan to’lqinlar C)Nay ichidagi suyuqliklarda yuzaga keladigan to’lqinlar D Suv sirtidagi to’lqinlar 5.Monoxromatik to’lqinlarning asosiy manbasi? A)Mayatniklar B)Lazerlar C)Divigatel D)T.J.Y 6.Agar yassi sirtda to’lqinlar tarqalsa bu to’lqinlar? A)Ko’ndalang to’lqin B)Kogarent to’lqin C)Yassi monoxromatik to’lqin D)T.J.Y 7.To’lqin uzunligi 1m bo’lgan nurda yotib,bir-biridan 2m masofada turuvchi ikki nuqta tebranishi fazalariningfarqi topilsin? A 4
C)0 D)T.J.Y 8.Turg’un to’lqinning birinchi va to’rtinchi qavariqlari orasidagi masofa 15sm bo’lsa,tebranish to’lqin uzunligi aniqlansin? A)12m B)1,2m C 0,1m D)0,7m 19
Foydalanilgan adabiyotlar: 1.Jo'ravev M.veroyatnostno-statisticheskie idea v prepodavanii fiziki.Tashkent:Fan.1992 2.Lui de Broyl.Revolyutsiya v fizike.Moskva:Atomizdat.1965 3.Gladkov K.A.Atom ot A do YA.Moskva:Atomizdat.1967 4.SHpol’skiiy E.V.Atomzdat.2008. 5.Konstantin Anatolevich Putilov ,,KURS FIZIKI’’Tashkent 1963 6.F.A.Korolev Optika,atom va yadro fizikasi.O’qituvchi.Tashkent.1978. 7.G.S.Lansberg,Optika,Tashkent,O’qituvchi1981 8.I.Butikov,Optika.Moskva.Visshaya shkola 1977 9.A.Matveev,Optika,Moskva Visshaya shkola1985 10.Ziyonet.uz. 11.Arxiv.uz. 12.FIZIKA,MATEMATIKA VA INFORMATIKA.Ilmiy-uslubiy jurnal.
20
Mundarija I.Kirish ……………………………………………………………………… 3 II.Asosiy qism 1.To’lqin turlari …………………………………………………………… 5 2.Elektromagnit to’lqinning –ko’ndalangligi………………………………. 8 3.Monoxromatik tebranishlar va to’lqinlar …………………………………10 4.Yassi monoxromatik to’lqinlar superpozitsiyasining dolzarbligi ………….11 5.Lazerlarning qo’llanilishi……..…………………………………………..12 III.Xulosa ………………………………………………………………………16 IV.Foydalanilgan adabiyotlar …………………………………………………20 Download 1.03 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|