Kirish. Tarixiy ma'lumotnoma

IV. Bir yorug'lik to'lqinini boshqa yorug'lik to'lqiniga aylantirish
4.1. Yorug'likdan yorug'likka o'tishning kogerent va kogerent jarayonlari
Oldingi savolda misol (fotonlarning mikroob'ekt bilan o'zaro ta'sirining elementar aktlari) yordamida yorug'likni yorug'likka aylantirishning turli jarayonlari ko'rib chiqildi.Ba'zi jarayonlarda birlamchi fotonlarning yutilishi bilan o'tishlar va ikkilamchi va fotonlarning emissiyasi bilan o'tishlar ko'rib chiqildi. mikroob'ektning yakuniy holati bir xil bo'lib chiqadi.) Boshqa jarayonlarda birlamchi fotonlarning yutilishi bilan o'tishlar va ikkilamchi fotonlarning emissiyasi bilan o'tishlar vaqtida ajratilmaydi va mikroob'ekt holatidagi o'zgarishlarni aniqlab bo'lmaydi; bu jarayonlarda fotonlar uchun energiya va impulsning saqlanish qonunlari qondiriladi, xuddi fotonlar bir-biri bilan bevosita tasirlashgandek.
Birinchi turdagi jarayonlar odatda yorug'likni yorug'likka aylantirishning inkogerent jarayonlari, ikkinchi turdagi jarayonlar esa kogerent jarayonlar deb ataladi. Keling, ushbu va boshqa jarayonlarning o'ziga xos xususiyatlariga batafsil to'xtalib o'tamiz.
nomutanosib jarayonlar.Inkogerent jarayonlarda birlamchi yorug'lik to'lqini (nasos to'lqini) materiya tomonidan so'rilib, materiya zarralari darajasining populyatsiyasida ma'lum o'zgarishlarga olib keladi. Keyin moddadagi yangi kvant o'tishlari ikkilamchi yorug'lik to'lqinining chiqishiga olib keladi. Ko'rinib turibdiki, bu holda nasos to'lqini va ikkilamchi yorug'lik to'lqini o'rtasida hech qanday o'zaro ta'sir haqida gap bo'lishi mumkin emas. Axir, dastlab nasos to'lqini moddani hayajonlangan holatga o'tkazadi, keyin esa (biroz vaqt o'tgach!) asl holatiga qaytib, ikkinchi darajali yorug'lik to'lqinini chiqaradi.
Yorug'likni yorug'likka aylantirishning izchil bo'lmagan jarayoniga misol sifatida optik nasos sharoitida yuzaga keladigan lazer nurlanishini yaratish jarayonini keltirish mumkin. Chiroqning nurlanishi nasos to'lqini, lazer faol muhitida hosil bo'lgan kogerent nurlanish esa ikkilamchi yorug'lik to'lqinidir. Yana bir misol - yorug'lik chiroqlarida keng qo'llaniladigan fotoluminesans hodisasi.
izchil jarayonlar.Kogerent jarayonlardan farqli o'laroq, kogerent jarayonlarda nasos to'lqini va ikkilamchi to'lqin materiya bilan o'zaro ta'sir qilish aktlarini o'z vaqtida ajratib bo'lmaydi - bu ikkala aktni ham bitta jarayon sifatida ko'rib chiqish kerak (sizga eslatib o'tamanki, bu virtual darajalardan o'tadigan o'tishlarning o'ziga xosligi). Muvofiq jarayonlarning bu o'ziga xosligi ikki jihatdan namoyon bo'ladi. Birinchidan, yorug'lik to'lqinlari bilan o'zaro ta'sir qiluvchi materiya holatidagi har qanday o'zgarishlarni aniqlash mumkin emas. Ikkinchidan, ma'lum ma'noda nasos to'lqini va ikkilamchi to'lqin o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sir haqida gapirish mumkin. Albatta, to'lqinlarning o'zaro ta'siri materiyaning "vositachiligi" orqali amalga oshiriladi va uning parametrlari bilan belgilanadi. Biroq, materiyaning "ishtiroki", garchi tubdan zarur bo'lsa ham, virtual xususiyatga ega,
To'lqinlarning o'zaro ta'siri nasos to'lqini va ikkilamchi to'lqinning chastotasi, tarqalish yo'nalishi va polarizatsiyasi bo'yicha mos kelishini talab qiladi. Buning uchun o'zaro ta'sir qiluvchi to'lqinlarning har biri aniq chastota, ma'lum bir tarqalish yo'nalishi va ma'lum bir qutblanish bilan tavsiflanishi kerak. Binobarin, kogerentlik darajasi yuqori bo'lgan yorug'lik to'lqinlari kogerent jarayonlarda ishtirok etishi kerak. Aytishimiz mumkinki, barcha kogerent jarayonlar kogerent yorug'likni kogerent nurga aylantirish jarayonidir.
Kogerent jarayonlarda yorug'lik kogerentligining ahamiyatini fotonik tushunchalar asosida ham tushunish mumkin. Kogerent jarayonning borishi uchun fotonlar uchun energiya va impulsning saqlanish qonunlarini bajarish zarur bo'lganligi sababli, birlamchi va ikkilamchi fotonlar ma'lum holatlarda - ma'lum energiya va ma'lum bir impulsga ega bo'lishi kerak. Ko'rinib turibdiki, kerakli holatda fotonlar qancha ko'p bo'lsa va fotonlarning boshqa barcha mumkin bo'lgan holatlarga tarqalishi qanchalik kichik bo'lsa, ko'rib chiqilayotgan kogerent jarayon shunchalik samarali davom etadi. Fotonlarning shtatlar bo'ylab tarqalishining kamayishi radiatsiya kogerentligi darajasining oshishini anglatadi
Nasos to'lqinining va ikkilamchi to'lqinning parametrlariga mos kelish talabi to'lqin-moslik holati deb ataladigan shaklda paydo bo'ladi. "Fotonili"da bu holat bu jarayonda ishtirok etayotgan fotonlar uchun impulsning saqlanish qonunini ifodalaydi. Kogerent jarayonlarda to'lqinning mos kelishi sharti muhim rol o'ynaydi - bu yorug'lik energiyasini nasos to'lqinidan ikkilamchi to'lqinga samarali o'tkazish uchun zarur shartdir.