Lazer fizikasi fanining tarixi, buguni va kelajagi

Enеrgеtik satxlar orasidagi kvant o’tishlardan majburiy nurlanishlarni tushuntiring

Atomda elektronlar bir energetik sathdan ikkinchi energetik sathga o‘tganda, atom elektromagnit to‘lqinlarini chiqarishi yoki yutishi mumkin. Shu energetik sathlardan ikkitasini alohida olib qaraymiz. Atomlarning ikki energetik sathli modeli yorug‘likning atomlar bilan o‘zaro ta’sirini o‘rganishni va o‘zaro ta’sirlarni ifodalashni osonlashtiradi. Birinchi energetik holatdagi atomlar sonini N₁ va ikkinchi energetik holatdagi atomlar sonini esa N₂ deb belgilaymiz. (2-rasm) Agar modda atomi Е₂ energetik sathda, ya’ni uyg‘ongan holatda bo‘lsa, ma’lum vaqtdan keyin tashqi yorug‘lik maydoni ta’sirisiz o‘z-o‘zidan (spontan ravishda) Е₁ ga qaytishga intiladi va qaytganda (Е₂- Е₁) energiya farqiga teng energiya ajralib chiqadi. Uyg‘ongan atomning asosiy energetik holatga o‘z-o‘zidan qaytishi va o‘sha vaqtda yorug‘lik kvantini chiqarishi hodisasiga spontan nurla­nish deyiladi. Spontan nurlanish tufayli ajratib chiqarayotgan kvantlar ixtiyoriy yo‘nalishda tartibsiz tarqaladi. Nurlanish chastotasi quyidagicha aniqlanadi: h = 6,62.10^-27 erg/ s - Plank doimiysi.

Ma’lum bir dt vaqt davomidagi spontan o‘tishlar soni quyidagi formula orqali aniqlanadi:

1. 
   
   O‘z-o‘zidan va majburiy o‘tish ehtimoliyatlari.
   

Energetik sathlarda o‘tishlar ehtimoliyati nurlanish va yutilishning muhim kvantomexanik xarakteristikasi hisoblanadi. Nurlanish, o‘z-o‘zidan (spontan) va majburiy bo‘lishi mumkin. Tashqi fotonlar ta’sirisiz bo‘ladigan nurlanish spontan nurlanish deyiladi. Tashqaridan tushadigan energiya hisobiga bo‘ladigan nurlanish majburiy nurlanish deyiladi.

Yutilish nurlanishdan farqli faqat majburiy bo‘ladi. Shuning uchun berilgan Ye_i -yuqori va Ye_k - pastki energetik sathlar orasidagi o‘tishlar spontan nurlanish ehtimoliyati, majburiy nurlanish ehtimoliyati va yutilish ehtimoliyati bilan xarakterlanadi.

7-rasm. Sathlar orasidagi o‘tishlar.
Ma’lum o‘tishlar ehtimoliyati tushunchasi, sistema energiyasining o‘zgarishi juda qisqa vaqtda va boshqa jarayonlarga bog‘liq bo‘lmagan holda o‘zgaradi deb qaralgandagina aniqlanishi mumkin.
Aytaylik,  – chastotali fotonlarni nurlantiradigan yoki yutadigan bir xil zarrachalar (atomlar yoki molekulalar) to‘plami bo‘lsin, u holda:
(1)
vaqt birligi ichida spontan nurlangan fotonlar soni yuqori E_i-energetik sathdagi zarrachalarning soni N_i-ga proporsional bo‘ladi.
(2)
Proporsionallik koeffitsiyenti
(3)
vaqt birligi ichida  - chastota bilan chiquvchi zarrachalar soniga teng. Bunga
spontan nurlanish ehtimoliyati yoki spontan nurlanish uchun Eynshteyn koeffitsiyenti deyiladi. Bu kattalikning o‘lchov birligi [sek^-1] bilan ifodalanadi.
(4)
U holda yutilgan fotonlar soni
(5)
proporsionallik koeffitsiyenti
(6)
vaqt birligi ichida Ye_k energiyali bitta zarracha hisoblangan  = _ki chastotali fotonlar soniga va nurlanishning birlik zichligiga tengdir. U yutilish uchun Eynshteyn koeffitsiyenti deyiladi.

4.