Mavzu: kimyoviy lazerlarning ishlash prinsipi reja kirish lazerlarning foydalanish prinsipi va turlari

2 LAZER NURINING ASOSIY XUSUSIYATLARI
Lazerlar noyob yorug'lik manbalaridir. Ularning o'ziga xosligi oddiy yorug'lik manbalariga ega bo'lmagan xususiyatlar bilan belgilanadi. Masalan, an'anaviy elektr lampochkadan farqli o'laroq, optik kvant generatorining turli qismlarida hosil bo'lgan, bir-biridan makroskopik masofalar bilan ajratilgan elektromagnit to'lqinlar bir-biri bilan kogerent bo'lib chiqadi. Bu shuni anglatadiki, lazerning turli qismlarida barcha tebranishlar kontsertda sodir bo'ladi. Kogerentlik tushunchasini batafsil tushunish uchun interferensiya tushunchasini esga olish kerak. Interferentsiya - bu to'lqinlarning amplitudalari qo'shiladigan to'lqinlarning o'zaro ta'siri. Agar siz ushbu o'zaro ta'sir jarayonini suratga olishga muvaffaq bo'lsangiz, unda siz interferentsiya deb ataladigan naqshni ko'rishingiz mumkin (bu qorong'u va yorug'lik joylarining almashinishiga o'xshaydi). Interferentsiya sxemasini amalga oshirish juda qiyin, chunki odatda o'rganilayotgan to'lqinlarning manbalari mos kelmaydigan to'lqinlarni hosil qiladi va to'lqinlarning o'zi bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, interferentsiya sxemasi juda xira bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro damping jarayoni sxematik tarzda 1(a)-rasmda keltirilgan.Shuning uchun interferentsiya naqshini olish masalasini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday nurlanadiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferentsiyasi paydo bo'ladi (1-rasm). 1(b). Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. va to'lqinlarning o'zi bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, interferentsiya sxemasi juda xira bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro damping jarayoni sxematik tarzda 1(a)-rasmda keltirilgan.Shuning uchun interferentsiya naqshini olish masalasini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi (1-rasm). 1(b). Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. va to'lqinlarning o'zi bir-birini yo'q qiladi. Bunday holda, interferentsiya sxemasi juda xira bo'ladi yoki umuman ko'rinmaydi. O'zaro damping jarayoni sxematik tarzda 1(a)-rasmda keltirilgan.Shuning uchun interferentsiya naqshini olish masalasini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi (1-rasm). 1(b). Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. Interferentsiya naqshini olish muammosini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi (1-rasm). 1(b). Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin. Interferentsiya naqshini olish muammosini hal qilish ikkita bog'liq va mos keladigan to'lqin manbalaridan foydalanishda yotadi. Mos manbalardan to'lqinlar shunday tarqaladiki, to'lqinlar yo'lidagi farq to'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'ladi. Agar bu shart bajarilsa, to'lqin amplitudalari bir-birining ustiga qo'yiladi va to'lqinlarning interferensiyasi paydo bo'ladi (1-rasm). 1(b). Keyin to'lqin manbalarini kogerent deb atash mumkin.
To'lqinlarning kogerentligini va bu to'lqinlarning manbalarini matematik tarzda aniqlash mumkin. E1 birinchi nur tomonidan yaratilgan elektr maydon kuchi bo'lsin
yorug'lik, E2 - ikkinchi. Faraz qilaylik, nurlar A fazoning qaysidir nuqtasida kesishadi. Keyin superpozitsiya printsipiga ko'ra, A nuqtadagi maydon kuchi teng bo'ladi.
E = E1 + E2

Chunki interferensiya va diffraktsiya hodisalarida ular nisbiy bilan ishlaydi

miqdorlarning qiymatlari, keyin biz qiymat bilan keyingi operatsiyalarni bajaramiz - yorug'lik intensivligi, bu I bilan belgilanadi va unga teng bo'ladi.
I=E2
I ning qiymatini E ning oldindan belgilangan qiymatiga o'zgartirib, biz olamiz
I = I1 + I2 + I12,
Bu erda I1 - birinchi nurning yorug'lik intensivligi,
I2 - ikkinchi nurning yorug'lik intensivligi.
I12 oxirgi atamasi yorug'lik nurlarining o'zaro ta'sirini hisobga oladi va interferentsiya atamasi deb ataladi. Bu atama ga teng
I12=2(E1*E2)
Agar biz mustaqil yorug'lik manbalarini, masalan, ikkita lampochkani olsak, kundalik tajriba shuni ko'rsatadiki, I = I1 + I2, ya'ni hosil bo'lgan intensivlik bir-biriga o'rnatilgan nurlarning intensivliklari yig'indisiga teng bo'ladi va shuning uchun interferentsiya atamasi yo'qoladi. . Keyin ular nurlarning bir-biriga mos kelmaydiganligini aytishadi, shuning uchun yorug'lik manbalari ham mos kelmaydi. Biroq, agar bir-biriga o'rnatilgan nurlar bog'liq bo'lsa, interferentsiya atamasi yo'qolmaydi va shuning uchun I <> I1 + I2. Bunda fazoning ba'zi nuqtalarida hosil bo'lgan intensivlik I kattaroq bo'lsa, boshqalarida I1 va I2 intensivliklaridan kam bo'ladi. Keyin to'lqinlarning aralashuvi paydo bo'ladi, ya'ni yorug'lik manbalari bir-biri bilan kogerent bo'lib chiqadi. Fazoviy kogerentlik tushunchasi ham kogerentlik tushunchasi bilan bog‘liq. Elektromagnit to'lqinlarning ikkita manbai, o'lchamlari va o'zaro joylashishi interferentsiya naqshini olishga imkon beruvchi fazoviy kogerent deyiladi. Lazerlarning yana bir diqqatga sazovor xususiyati, ularning nurlanishining kogerentligi bilan chambarchas bog'liq bo'lib, energiyani konsentratsiyalash qobiliyatidir - vaqt, spektr, kosmosda, tarqalish yo'nalishi bo'yicha. Birinchisi, optik generatorning nurlanishi atigi yuz mikrosekundgacha davom etishi mumkinligini anglatadi. Spektrdagi kontsentratsiya lazerning chiziq kengligi juda tor ekanligini ko'rsatadi. Bu monoxromatik. Lazerlar shuningdek, juda kichik farqlanish burchagi bilan yorug'lik nurlarini ishlab chiqarishga qodir. Qoida tariqasida, bu qiymat 10-5 radga etadi. Bu Yerdan yuborilgan bunday nur Oyda diametri taxminan 3 km bo'lgan dog'ni beradi degan ma'noni anglatadi.
Ba'zi kvant generatorlari nurlanishining juda yuqori darajadagi monoxromatikligi bilan ajralib turadi. Elektromagnit to'lqinlarning har qanday oqimi doimo chastotalar to'plamiga ega. Atom tizimining emissiyasi va yutilishi nafaqat chastota bilan, balki spektral chiziqning (yoki diapazonning) kengligi deb ataladigan bu miqdordagi ba'zi noaniqlik bilan ham tavsiflanadi. Mutlaqo monoxromatik bir rangli oqimni yaratish mumkin emas, ammo lazer nurlanish chastotalari to'plami juda tor, bu uning juda yuqori monoxromatikligini belgilaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, lazer nurlanish chiziqlari murakkab tuzilishga ega va juda ko'p sonli o'ta tor chiziqlardan iborat. Tegishli optik bo'shliqlar yordamida ushbu strukturaning alohida chiziqlarini ajratish va barqarorlashtirish, shu bilan bir chastotali lazerni yaratish mumkin.
Lazerlar yorug'lik nurlanishining eng kuchli manbalari hisoblanadi. Spektrning tor diapazonida (taxminan 10-13 s vaqt oralig'ida) lazerlarning ba'zi turlari 1017 Vt / sm2 radiatsiya kuchiga erishadi, Quyoshning radiatsiya quvvati esa atigi 7 * 103 Vt. / sm2 va jami butun spektr bo'ylab. Tor oraliqda l = 10-6 sm (bu lazerning spektral chizig'ining kengligi), Quyosh faqat 0,2 Vt / sm2 ga ega. Agar vazifa 1017 Vt / sm2 chegarani engib o'tish bo'lsa, unda quvvatni oshirishning turli usullariga murojaat qiling.
Radiatsiya quvvatini oshirish uchun induktsiyalangan nurlanish tufayli yorug'lik oqimining kuchayishida ishtirok etadigan atomlar sonini ko'paytirish va pulsning davomiyligini kamaytirish kerak.