Lazer fizikasi fanining tarixi, buguni va kelajagi

Lazerlar va mazerlarni bir-biridan va boshqa turdagi kuchaytirgich va generatorlardan farqi


Kvant elektronikasining asosiy asboblari mazerlar va lazerlardir. Shu sababli kvant elektronikasi mazer va lazerlar haqidagi fandir. Lazerlarni ko’pincha optik kvant generatorlari (OKG) ham deb ataymiz.
Lazer (mazer) so’zi inglizcha so’zlarning bosh harflaridan tashkil topgan bo’lib, [Light (microwave) amplification by stimulated emission of radiation] yorug’likning (radio to’lqinlarning) majburiy (indusirlangan) nurlanish hisobiga ko’chayishi degan ma’noni bildiradi. Bundan ko’rinib turibdiki, mazer va lazer bir – biridan prinsipial jihatdan farq qilmaydi, faqat mazerlar radiochastotalar (SVCh) diapozonida nurlanish hosil qilsa, lazerlar – optik diapozonda nurlanish hosil qiladi. Lazer nuri yuqori darajadagi monoxromatikligi, qat’iy tarqalish yo’nalishga egaligi, yuqori energiya zichligi va juda tor spektral kenglikka ega bo’lganligi bilan oddiy yorug’lik nuridan farq qiladi.
Lazer nurlarining kashf qilinishi nafaqat fizika-texnika sohalari, balki, ximiya, biologiya, medisina, qishloq xo’jaligi, aloqa, telekomunikasiya kabi xalq xo’jaligining ko’plab sohalarni rivojlanishiga turtki bo’ldi.
Endi kvant elektronikasi fanining kashf etilish tarixiga nazar solaylik. 1900 yilda mashhur nemis fizigi Maks Plankning ilmiy izlanishlaridan keyin, fizika faniga kvant tushunchasi kiritildi. 1905 yilda Albert Eynshteyn esa, kvant bu bo’linmaydigan bir butun kichik miqdordagi yorug’lik energiyasi bo’lib, u moddalarda yutilishi yoki moddalardan nurlanish tufayli ajralib chiqishi mumkin deb tasavvur qildi. Fizikaga energiyaning kvanti (porsiyasi) tushunchasini Eynshteyn kiritdi. Foton tushunchasini esa 1909 yilda G.N.Lyuis kiritdi. Foton bu aslida mavjud bo’lmagan elektronmagnit maydonning zarrachasi deb qaraladi. 1913 yilda Daniyalik Nils Bor fotonning nurlanish mexanizmini analiz qilib, o’z postulatlarini e’lon qildi. Unga ko’ra atomlarning holati aniq va qator energetik sathlar bilan xarakterlanadi. Har bir energetik sathning to’la energiya qiymati mavjud, bo’lib ular , , , ..., va hokazolar bilan belgilanadi. Har bir energetik sath atomning ma’lum stasionar holatini ifodalaydi va bu energetik sathlarda atom nurlanmaydi. Atom bir stasionar holatdan ikkinchi bir stasionar holatga faqat sakrab o’tganidagina nurlanish kvanti yoki fotoni chiqarishi mumkin. Nurlanish chastotasi boshlang’ich va oxirgi energetik sathlarning farqi bilan aniqlanadi:
1916 yilda Eynshteyn yorug’likning nurlanishi va yutilishi jarayonini kvant mexanikasi nazariyasi nuqtai nazaridan qarab chiqdi. Eynshteyn o’z tadqiqotlarida atom yoki molekulalar energetik sathlar orasidagi kvant o’tishlarining ikki xil turi mavjudligini aniqladi. Kvant o’tishlarining birinchi turi uyg’ongan atomning tashqi ta’sirsiz pastki energetik sathga o’z – o’zidan (spontan) o’tishi va bunda o’zidan yorug’lik kvantini chiqarishidir. Kvant o’tishlarining ikkinchi turi, uyg’ongan atomning pastki energetik sathga tashqi yorug’lik ta’siri tufayli majburiy o’tishda yorug’lik kvanti chiqarishidir. Agar atom uyg’onmagan pastki energetik sathda joylashgan bo’lsa, tashqaridan bu atomga tushayotgan yorug’lik kvanti majburan yutiladi va atom pastki energetik sathdan yuqori energetik sathga o’tadi. Bu xil o’tish ham majburiy kvant o’tishi yoki majburiy nurlanish nomi bilan yuritiladi. Demak, Eynshteyn fizika faniga majburiy (indusirlangan) nurlanish tushunchasini kiritdi.

27.