☰ Mundarija · Fizika

Lazer

Darslar 38 · 1 ta dars · N. Sh. Turdiyev, K. A. Tursunmetov, A. G. Ganiyev, K. T. Suyarov, J. E. Usarov, A. K. Avliyoqulov. Fizika 11-sinf, 1-nashr. «Niso Poligraf» nashriyoti, Toshkent, 2018
38

Lazer va ularning turlari

Darslik: 156–159-betlar
MaqsadMajburiy nurlanish, inversiya va lazer ishlash prinsipini, lazer nurining xossalarini va qo‘llanishini bilish; lazer xavfsizligi qoidalarini aytish va oddiy hisoblar qilish.
Yangi so‘zlar
majburiy nurlanish · stimulated emissionmetastabil holat · metastable statekogerent nur · coherent lightinversiya · population inversion
Tushuntirish

Uyg‘ongan atom o‘z-o‘zidan (spontan) foton chiqaradi, bunda fotonlar fazasi va yo‘nalishi tartibsiz bo‘ladi. Eynshteyn ko‘rsatganidek, o‘tish energiyasi hν ga teng foton uyg‘ongan atom yonidan o‘tsa, atomni majburan pastki holatga tushirishi mumkin: chiqqan foton unikidek chastotali, fazali, yo‘nalishli va qutblanishli bo‘ladi. Agar uyg‘ongan atomlar soni asosiy holatdagilardan ko‘p bo‘lsa (inversiya; buning uchun atomlar uzoq yashaydigan metastabil holatga ega bo‘lishi va tashqi manba — «nasos» — ularni uyg‘otib turishi kerak), fotonlar ko‘chkisimon ko‘payadi. Oynalar orasidagi rezonatorda nur qayta-qayta o‘tib kuchayadi va bir tomondan qisman chiqadi. Birinchi yoqut lazerida xrom ionlari yorug‘lik chaqnashidan uyg‘onadi va ≈ 694 nm qizil nur beradi. Lazer nuri kogerent, deyarli monoxromatik, juda yo‘nalgan (kichik yoyilish burchagi) va yuqori intensivlikka ega. Turlari: qattiq jismli, gaz, yarimo‘tkazgichli, tolali va boshqalar; ular o‘lchash, aloqa (optik tola), payvandlash va kesish, tibbiyot, shtrix-kod o‘qish kabilarda qo‘llanadi. Xavfsizlik: lazer nuri, hatto kuchsiz ko‘rsatkichniki ham, ko‘zni shikastlashi mumkin — uni hech qachon odam, hayvon yoki oynaviy sirtlar tomon yo‘naltirmang.

Namunalar
Yoqut lazeri λ = 694 nm: foton energiyasi E = 1240/694 ≈ 1,79 eV ≈ 2,9·10⁻¹⁹ J. Impuls energiyasi 2,9 J bo‘lsa, bir impulsdagi fotonlar soni N = 2,9/(2,9·10⁻¹⁹) = 10¹⁹.
Uzluksiz lazer ko‘rsatkichi: λ = 620 nm (E = 2 eV = 3,2·10⁻¹⁹ J), quvvat 2 mW. 1 s da chiqadigan fotonlar N = P/E = 2·10⁻³/(3,2·10⁻¹⁹) ≈ 6·10¹⁵. Dasta kesimi 1 mm² bo‘lsa, intensivlik I = P/S = 2·10⁻³/10⁻⁶ = 2000 W/m².
Sinfda faoliyat

Lazer ko‘rsatkichini o‘qituvchi ruxsatisiz ishlatmang; uni ko‘zga, odamga, hayvonga yoki ko‘zgu va oynaga yo‘naltirmang. Mashq: daftarda lazer nurining o‘ziga xos 4 xossasini va har biriga bittadan qo‘llanishini yozing (masalan, kogerentlik, yo‘nalganlik).

Mashq
1
Majburiy nurlanish nima?
2
Impuls energiyasi 6 J, davomiyligi 3 ms. O‘rtacha quvvat necha W?
3
Lazer dastasining yoyilish burchagi 10⁻³ rad. 500 m masofada dasta diametri taxminan qancha?
4
Nima uchun lazer nurini ko‘zga yo‘naltirish xavfli?