Atom fizikasi

Tajribalar tahlili.

Tajribalar natijalari asosida chizilgan Volt-Amper xarakteristikada tok kuchi maksimumlari hosil bo‘lishini quyidagicha tushuntirish mumkin: Volt-amper xarakteristikada tok kuchi avval monoton ortib boradi va potensiallar farqi U=4,9 V ga yetganda maksimumga erishadi, so‘ng U yana orttirilishi bilan tok kuchi keskin kamayib minimumga erishadi, U yana orttirib borilganda va U=9,8 V ga yetganda tok kuchi maksimumga erishadi. Tok kuchining bunday maksimumi U=14,7 V da yana takrorlanadi. Har ikki maksimumlar orasidagi potensiallar farqi 4,9 V ga teng. Volt-Amper xarakteristikaning bunday koʻrinishda boʻlishi atomlarda energetik sathlarning diskret ekanligini va atomlar energiyani faqat maʼlum bir porsiyalar tarzida qabul qila olishini, yaʼni simob atomlari 4,9 eV diskret energiyanigina qabul qilishini koʻrsatadi. Elektronlar energiyasi 4,9 eV dan kichik ho‘lganda, elektronlar bilan simob atomlari orasida toʻqnashuvlar elastik boʻladi. Elektronlar A to‘r va B plastinka orasidagi tormozlovchi potensialni yengib B plastinkaga kelib tushadilar. Bu vaqtda zanjirda tok kuchining ortishi va elektronlar energiyasi 4,9 eVga yetganda tok kuchining maksimumga erishishi kuzatiladi. Elektronlar energiyasi 4,9 eV bo‘lganda, ular simob atomlari bilan noelastik to‘qnashadilar va o‘z energiyalarini simob atomlariga beradilar. Energiyasini simob atomlariga bergan elektronlar B plastinkaga yetib kela olmaydilar, bu vaqtda tok kuchining keskin kamayib ketishi ko‘rinadi. Potensiallar ayirmasi yana orttirib borilganda tok kuchi ortib boradi. Elektronlar energiyasi 9,8 eVga yetganda tok kuchi yana maksimumga erishadi. Bunda elektronlar simob atomlari bilan yana noelastik to‘qnashadi va o‘z energiyalarini simob atomlariga beradi. Energiyasini simob atomiga bergan elektronlar B plastinkaga (anodga) yetib kela olmaydilar, tok kuchi yana keskin kamayib ketadi. Shu tariqa elektronlar energiyasi 14,7 eVga yetganda ham elektron va simob atomi orasida noelastik to‘qnashuvlar bo‘ladi. Bu tajribalardan elektronlar energiyasi har 4,9 eVga oshganda simob atomlari bilan noelastik to‘qnashuvlar bo‘lishi ko‘rinadi. Demak, tajribada simob atomida 4,9, 9,8, 14,7 eV diskret energiyalarga ega bo‘lgan statsionar holatlar mavjudligi aniqlandi. Atomdagi holatlar kvantlangan bo‘lib, faqat diskret △E=E₂—E₁=9,8-4,9=4,9 eV energiyalarnigina qabul qilishi yoki chiqarishi mumkin. Noelastik toʻqnashuvlarda 4,9 eV energiyani qabul qilgan simob atomlari uygʻongan holatga oʻtadilar. Uyg‘ongan holatda 10^-7—10^-8 sekundgina yashab, so‘ng olgan energiyalarini yorugʻlik (chaqnash) kvant sifatida chiqarib yana asosiy holatga oʻtadilar. Simob atomi nurlanishida chiqargan energiyasi 4,9 eV ga teng. Yoki boshqacha aytganda, simob atomlari asosiy holatdan uygʻongan holatga oʻtishida energiyani yutadi, atom uygʻongan holatdan asosiy holatga o‘tishida yutgan energiyasini yoruglik kvanti ko‘rinishida chiqaradi. Atom chiqaradigan diskret qiymatdagi energiyalar diskret spektrni hosil qiladi. Energiyaning har bir diskret qiymatiga spektrda maʼlum spektral chiziq to ‘g‘ri keladi. Umumiy holda oʻtishlar ikki uyg‘ongan holatlar orasida bolishi mumkin. Pastki energetik sathdan yuqoriga o‘tishda energiya yutiladi, yuqori sathdan pastki sathga o‘tishda esa energiya chiqariladi. Asosiy holat qatnashadigan oʻtishlar rezonans o‘tishlar deyiladi. Simob atomi chiqaradigan 4,9 eV energiya (yorugʻlik kvanti) simob atomining toʻlqin uzunligi 253,7 nm bo‘lgan rezonans chizigʻiga tegishlidir, yaʼni simob atomi 4,9 eV energiya chiqarganda rezonans oʻtish bo‘ladi, chunki bunda asosiy holat qatnashadi. 4,9 V simob atomi rezonans potensiali deyiladi. Tajriba natijalaridan shunday xulosa qilish mumkinki, simob atomida kamida ikkita energetik holat mavjud: uygʻotilmagan holat (bu holat asosiy holat deyiladi) va birinchi uygʻongan energetik holat. Bu holat asosiy holatdan 4,9 eV energiya bilan farq qiladi. Lekin simob atomida yana yuqori uyg‘ongan energetik holatlar mavjudligi aniqlangan. Atomlar nurlanishlarida uyg‘ongan holatlarining diskret energetik spektrlari hosil boMadi. Atom chiqaradigan spektral chiziqlaming spektrda joylashishi atom da energetik sathlarning joylashishiga bogʻliq. Shunga o‘xshash tajribalar boshqa moddalar bilan ham oʻtkazilgan. Barcha tajribalarda ham yuqorida bayon qilingan jarayonlar kuzatilgan.

Lazer va ularning ishlash prinsipi
Lazer qanday ishlaydi
Lazer - bu lazer nurini chiqaradigan asbob. Ish muhitiga ko'ra lazerni to'rt toifaga bo'lish mumkin: gaz lazer, qattiq lazer, yarimo'tkazgich lazer va bo'yoq lazer. Yaqinda bepul elektron lazerlar ishlab chiqildi. Odatda yuqori quvvatli lazerlar impulsli chiqish hisoblanadi.

Erkin elektron lazerlardan tashqari, turli lazerlarning asosiy ishlash tamoyillari bir xil. Lazer nuri hosil qilishning ajralmas sharti shundaki, populyatsiya inversiyasi va yutug'i yo'qotishdan kattaroqdir, shuning uchun qurilmaning ajralmas tarkibiy qismlari qo'zg'alish (yoki nasos) manbai va metastabil energiya darajasi bilan ishlaydigan muhitdir. Qo'zg'alish - bu ishchan muhitni qo'zg'atilgan holatni qo'zg'atish uchun qo'zg'atishi, aholi inversiyasiga erishish va uni saqlab qolish uchun sharoit yaratadi. Rag'batlantirish usullari optik qo'zg'atish, elektr qo'zg'atish, kimyoviy qo'zg'atish va yadro energiyasini qo'zg'atishni o'z ichiga oladi.

Ishlaydigan muhitning metastabil energiya darajasi shuki, stimulyatsiya qilingan nurlanish ustunlik qiladi va shu bilan optik kuchayishga erishadi. Lazerning keng tarqalgan komponenti rezonansli bo'shliqdir, ammo rezonansli bo'shliq (qarang optik bo'shliq) ajralmas qism emas. Rezonansli bo'shliq bo'shliqdagi fotonlarning doimiy chastota, faza va harakat yo'nalishiga ega bo'lishiga imkon beradi va shu bilan lazerga yaxshi yo'nalish va izchillik beradi. Bundan tashqari, u ishchi moddaning uzunligini yaxshi qisqartirishi va bo'shliq uzunligini o'zgartirib (ya'ni rejimni tanlash) hosil bo'lgan lazer rejimini sozlashi mumkin, shuning uchun lazer odatda rezonansli bo'shliqqa ega.


Lazerning uchta komponenti
Birinchidan, ishlaydigan modda
Lazerning asosiy qismida faqat energiya darajasidagi o'tishga erisha oladigan moddalar lazer uchun ishlaydigan moddalar sifatida ishlatilishi mumkin.

Second, rag'batlantiruvchi energiya
Uning roli ishchi moddalarni energiya bilan ta'minlashdir, atom past energiya sathidan yuqori energiya sathining tashqi energiyasiga qadar hayajonlanadi. Odatda yorug'lik energiyasi, issiqlik energiyasi, elektr energiyasi, kimyoviy energiya va boshqalar mavjud.
Uchinchidan, optik bo'shliqning roli:
Birinchidan, ishlaydigan moddaning stimulyatsiya qilingan nurlanishi doimiy ravishda amalga oshiriladi;
Ikkinchisi - fotonni doimiy ravishda tezlashtirish;
Uchinchisi - lazer chiqishi yo'nalishini cheklash.
Eng oddiy optik bo'shliq HeNe lazerining uchlarida joylashgan o'zaro parallel ikkita oynadan iborat. Ba'zi bir deyteriy atomlari zarrachalar inversiyasiga erishadigan ikkita energiya darajasi o'rtasida o'tganda va fotonlarni lazer yo'nalishiga parallel ravishda chiqarganda, bu fotonlar ikkala nometall o'rtasida oldinga va orqaga aks etadi va shu bilan doimo stimulyatsiya qilingan nurlanish paydo bo'ladi. Juda kuchli lazer juda tez ishlab chiqariladi.


Lazerning sof nurli va barqaror spektri ko'p jihatdan qo'llanilishi mumkin.
Ruby lazer
Asl lazer yorqin chirog'i bilan ishqalandi va ishlab chiqarilgan lazer" impulsli lazer" doimiy barqaror nurdan ko'ra. Ushbu lazer tomonidan ishlab chiqarilgan yorug'lik sifati, biz bugungi kunda foydalanadigan lazer diyoti tomonidan ishlab chiqarilgan lazerdan tubdan farq qiladi. Bir necha nanosekundalarda davom etadigan ushbu kuchli yorug'lik emissiyasi, gologramma portretlari portretlari kabi harakatlanishi oson bo'lgan narsalarni olish uchun juda mos keladi. Birinchi lazer portreti 1967 yilda tug'ilgan. Ruby lazerlari qimmat yoqutlarni talab qiladi va faqat qisqa yorug'lik portlashlari mumkin.
Geliy lazeri
1960 yilda olimlar Ali Javan, Uilyam R. Brennet kichik va Donald Herriot HeNe lazerini yaratdilar. Bu odatda golografik fotograflarda ishlatiladigan birinchi gaz lazeridir.
Ikkita afzallik: 1. Lazerning uzluksiz chiqishini ishlab chiqarish; 2. Yorug'lik qo'zg'alishini amalga oshirish uchun lampochkaning hojati yo'q, lekin elektr qo'zg'atuvchi gazdan foydalaning.

Lazer diodasi
Lazer diodasi eng ko'p ishlatiladigan lazerlardan biridir. Diyotning PN birikmasining ikkala tomonidagi elektronlar va teshiklarning o'z-o'zidan rekombinatsiyasi hodisasi spontan emissiya deyiladi. O'z-o'zidan emissiya natijasida hosil bo'lgan fotonlar yarimo'tkazgichdan o'tayotganda, ular chiqarilgan elektron-teshik juftlaridan o'tgandan so'ng, ular yangi fotonlarni ishlab chiqarish uchun rekombinatsiya qilish uchun hayajonlanishi mumkin, bu esa hayajonlangan tashuvchilarni rekombinatsiyaga va yangi fotonlarni chiqarishga undaydi. Bu hodisa stimulyatsiya qilingan nurlanish deb ataladi.
Agar in'ektsiya oqimi etarlicha katta bo'lsa, issiqlik muvozanat holatiga qarama-qarshi tashuvchi tarqalishi hosil bo'ladi, ya'ni populyatsiya soni teskari bo'ladi. Faol qatlamdagi tashuvchilar ko'p sonli teskari yo'nalishda bo'lganida, oz miqdordagi o'z-o'zidan hosil bo'lgan fotonlar rezonansli bo'shliqning ikkala uchida o'zaro aks etishi tufayli induktiv nurlanish hosil qiladi, natijada chastotali selektiv rezonansning tanlangan teskari aloqasi yoki ma'lum bir chastota. Qabul qilish yutilish yo'qotilishidan kattaroq bo'lsa, PN birikmasidan yaxshi spektral chiziqli, lazerli yorug'lik chiqishi mumkin. Lazer diodlarining ixtirosi lazer dasturlarini, har xil turdagi ma'lumotlarni skanerlash, optik tolali aloqa, lazer diapazoni, lazer radarlari, lazer disklari, lazer ko'rsatgichlari, supermarket kollektsiyalari va boshqalarni tezkor ravishda qo'llashga imkon beradi va turli xil dasturlar doimiy ravishda ishlab chiqilib ommalashmoqda. .

Foydalanilgan adabiyotlar

1. Э.В. Шпольский. Атомная физика. Т.1.2.М.: Наука, 1983.
2. А.Н. Матвеев. Атомная физика. М.:Наука, 1989.
3. R.Bekjonov, B. Axmadxujayev. Atom fizikasi.T.:Uqituvchi, 1979.
4. И.Е. Иродов .Сборник задач по атомной и ядерной физике.М.:
Атомиздат, 1971
5. А.И.Наумов. Физика атомного ядра и элементарних частиц.
М.,1984
6. www.ziyonet.uz