Mövzu: Luminisesiya Kafedra: Aerokosmik Telebe: Memmedova Hemide Qrup : 1433a

Azerbaycan Hava Yolları Qapalı Sehmdar Cemiyyeti

Milli Aviasiya Akademiyası

Serbest iş 3

Fenn: Fizika 2

Mövzu: Luminisesiya

Kafedra: Aerokosmik

Telebe: Memmedova Hemide

Qrup :1433a

İxtisas: Ekologiya mühendisliyi

Bakı 2014
Lüminessensiya cismin istilik şüalanmasından fərqli olan şüalanmadır. Bu şüalanmanın müddəti istilik şüalanmasının müddətindən böyük olur (10^-4 saniyəyə qədər ola bilər). İstilik şüalanmasında görünən işığın buraxılması üçün cismin temperaturu çox yüksək olmalıdır. Lakin lüminessensiya ixtiyari temperaturda yarana bilər. Ona görə də lüminessensiya soyuq işıqlanma adlanır. Lüminessensiya tarazlıq şüalanması deyildir. Təbiətdə lüminessent işıqlanmaya misal olaraq qütb parıltısmı, bəzi həşəratların, çürüntülərin işıqlanmasını göstərmək olar.

Lüminessensiya xarici təsir nəticəində yaranır. Onun yaranma səbəbindən asılı olaraq fotolüminessensiya, katodolüminessensiya, elektrolüminessensiya və kimyəvi lüminessensiya olur.

- Fotolüminessensiya işıq şüalarının təsiri ilə yaranır. Stoks bu hadisəni öyrənərək müəyyən etmişdir ki, şüalanan işığın tezliyi onu yaradan işığın tezliyindən kiçik olur: düşən fotonun enerjisinin bir hissəsi şüalanma ilə əlaqəsi olmayan kənar proseslərə xərclənir.

 (25.40)

Burada hv -maddə üzərinə düşən, -şüalanan kvantın enerjisi,  isə düşən kvantın enerjisinin itən hissəsidir.

Bəzi hallarda şüalanan kvantın tezliyi onu yaradan kvantın enerjisindən böyük ola bilər (antistoks lüminessensiya). Bu o vaxt olur ki, düşən kvantın enerjisi maddənin atom və ya molekulunun istilik hərəkəti enerjisi hesabına artır.

• 
  
  Elektrolüminessensiya qaz boşalmalarından yaranır. Onlardan işıq mənbəyi kimi istifadə edilir.
  
• 
  
  Katodolüminessensiya elektronlarla bərk cismə təsir etdikdə yaranır.
  

Elektronların kinetik enerjisi atom, molekul və ya ionlarda elektronları həyəcanlaşdırır, onları yuxan enerji halına qaldırır. Düşən elektronun kinetik enerjisi o qədər böyük ola bilər ki, həyəcanlanmış elektron normal hala bir neçə mərhələdə qayıtsın. Belə olduqda elektron bir neçə foton şüalandırır. Katodolümines-sensiya ossilloqrafın, televizor və lokator ekranlarının işıqlanma-sında istifadə olunur.

- Kimyəvi lüminessensiya reaksiya zamanı enerjinin şüalanma şəklində ayrılmasıdır. Bu zaman şüalanan enerji həmin temperaturdakı istilik şüalanmasının enerjisindən qat-qat böyük ola bilər.

İşıqlanma müddətinə görə daha tez sönən lüminessensiya fluoressensiya, uzun müddət davam edən isə fosforosensiya adlanır.

Lüminessensiya hadisəsindən istifadə edərək molekulyar səviyyədə canlı toxumaları öyrənmək, maddədə qarışığın miqdarını müəyyən etmək olar. Lüminessensiya analizinin üstünlüyü ondadır ki, tədqiq olunan maddədə dəyişiklik yaranmır, az miqdarda maddəni öyrənmək olur. Lüminessensiya hadisəsi lazerlərin iş prinsipinin əsasında durur.

Lüminessensiya hadisəsini, şüalanmanın spektral paylanmasını öyrənmək üçün spektral cihazlardan istifadə olunur. Lüminessensiyanın sönmə müddətini, yəni intensivliyin e dəfə azalması üçün keçən müddəti ölçmək üçün fluorometrdən istifadə edilir.

Müxtəlif təsirlər nəticəsində lüminessensiya edən maddələr lümineforlar adlanır.

Optik kvant generatoru. Lazer


Müxtəlif növdə təbii və süni işıq mənbələri mövcuddur. Onlardan öz xassələrinə görə kəskin fərqlənəni optik kvant generatoru - lazerdir.

İşıq mənbələrində müxtəlif növ enerjilər işıq enerjisinə çevrilir. Enerjini udan atom yuxarı enerji seviyyəsinə keçir, orada 10^-8san-dən artıq qala bilmir və aşağı enerji səviyyəsinə qayıdır. Bu zaman o foton şüalandırır. Belə keçidlərin sayı çox olur və yekun işıq enerjisi bu şüalanan fotonların enerjilərinin cəmindən ibarət olur. Şüalanma aktları bir-birindən asılı olmayaraq müxtəlif vaxtlarda spontan olaraq yaranır. Ona görə də şüalanan dalğaların fazaları məkan və zamanca xaotik paylanır, onlar arasında heç bir əlaqə olmur. Belə şüalanma koherent və monoxromatik deyildir, gücü azdır, səpilməsi böyükdür. Lakin lazer şüaları yüksək koherentliyə, monoxromatikliyə və gücə malikdir, səpilməsi isə çox azdır.

Məlumdur ki, işıq mühitdən keçərkən onun enerjisi atomların müəyyən enerji səviyyələrinin fərqinə bərabər olduqda şüa udma və ya şüa buraxma yaranır. Mühitin atomları tarazlıq vəziyyətində olduqda Bolsman paylanmasına görə elektronların əksəriyyəti aşağı enerji səviyyəsində olur. İşıq kvantları belə mühitə düşdükdə əsasən udulurlar və mühitdən keçən işığın enerjisi azalır. Əgər atomlarda elektronlar yuxan enerji səviyyəsində olarsa, onda düşən işığın təsirilə bu elektronlar aşağı enerji səviyyəsinə keçərək şüalanma yaradarlar və beləliklə, mühitdən çıxan işığın enerjisi artmış olar. Deməli, mühitdən keçərkən işığın enerjisinin artması üçün yuxarı enerji səviyyələrində olan elektronların sayı əsas enerji səviyyələrində olan elektronların sayından çox olmalıdır. Atomlarda elektronların belə paylanması invers (çevrilmiş) məskunlaşma adlanır. Müəyyən vasitə ilə, məsələn maddəni şüalandırmaqla invers məskunlaşma əldə etmək olar. Belə maddə mənfi udma əmsalına malik mühit olur. Buqer-Lambert qanununa görə udma əmsalı mənfi olarsa mühitdən çıxan şüanın intensivliyi eksponensial qanunla artmalıdır.

Tutaq ki, invers məskunlaşmaya malik olan mühit vardır. Bu mühitə işıq dalğası düşdükdə yuxarı səviyyədə olan elektronlar məcburi olaraq qısa müddətdə və eyni zamanda aşağı səviyyəyə keçəcək. Hər bir foton öz tezliyinə bərabər tezlikdə fotonun yaranmasına səbəb olacaq. 1 foton əvəzinə 2 foton olacaq, onlar da öz novbəsində məcburi şüalanma yaradaraq 4 fotonun əmələ gəlməsinə səbəb olacaqlar və beləliklə, fotonların sayı selvari artacaqdır. Təsvir edilən bu proses - invers məskunlaşmanın əldə edilməsi, bu mühitə foton dəstəsi göndərdikdə məcburi şüalanma yaradılması optik kvant generatorların - lazerlərin iş prinsipini təşkil edir.

Birinci dəfə Basov və Proxorov optik kvant generatorlarının iş prinsipinin üç enerji səviyyəli sxemini vermişlər (şəkil). Bu sxem əsasında qurulmuş ilk optik kvant generatorunun işçi maddəsi rubin kristalı olmuşdur. Rubin, ona aşqar olaraq 0,05 faizə qədər xrom oksidi vurulmuş Al₂O₃ kristalıdır. Bu kristalda Al ionları göstərilən miqdarda xrom ionları ilə əvəz edilmişdir (onun rəngi qırmızı-narıncıdır).

1 keçidinin ehtimalı çox kiçik olduğundan az sayda spontan keçid baş verir və xrom ionları 2 səviyyəsində uzun müddət (Rubini işıqlandırdıqda xrom ionları foton udaraq 1 səviyyəsindən 3 səviyyəsinə keçir və orada çox qala bilmədiyindən bəziləri spontan olaraq 1 səviyyəsinə qayıdır, əksəriyyəti isə 2 səviyyəsinə keçir. 210^-3 san) yığılıb qalırlar. Belə səviyyə metastabil səviyyə (2 səviyyəsi) adlanır. Beləliklə, 2 səviyyəsindəki xrom ionlarının sayı 1 səviyyəsindəki xrom ionlarının sayından qat-qat çox olur - invers məskunlaşma yaranır. 2-1 spontan keçidində yaranan foton 2 səviyyəsində olan xrom ionunu 1 səviyyəsinə keçməyə məcbur edir. Bu zaman ikinci foton şüalanır, onun tezliyi və istiqaməti məcburedici fotonun tezliyi və istiqaməti ilə eyni olur. Onlar da öz növbəsində məcburi keçid yaratmaqda iştirak edirlər və beləliklə koherent, monoxromatik, istiqamətlənmiş güclü şüalanma yaranır.

Qaz lazerlərinin də iş prinsipi üç enerji səviyyəli sxem əsasındadır.

Şüalanma gücünü artırmaq üçün yaranmış foton selinin mühit daxilində çox sayda əks olunmasını əldə edirlər. Bunun üçün bərk cismin (məsələn, rubin çubuğun) oturacaqlarından birini tam əks etdirən gümüşlə örtür, digərini isə şüanın çıxması üçün qismən əks etdirici düzəldirlər. Qaz lazerlərində isə bu məqsədlə güzgüdən və yarımşəffaf güzgüdən istifadə edilir. Bu zaman çubuğun oturacaqları və güzgülərin səthləri bir-birinə ciddi paralel olmalıdır.

Lazer şüalarının yüksək koherentliyi - şüalanma aktlan arasında fazalar fərqinin sabit olması (fəza koherentliyi) və onun sonlu müddətdə saxlanması (zaman koherentliyi) bu şüalardan müxtəlif sahələrdə istifadə olunmasına imkan verir. Onların spekt xəttlərinin sonsuz ensiz olması radiorabitə üçün çox əlverişlidir. Mesələn, spektral xəttinin eni 10^-10 m olan 10^-6metrlikdalğa vasitəsilə 10⁴ sayda radioveriliş ötürmək olar. Lazer şüaları vasitəsilə mikrodeşiklər açmaq, mikroyarıqları «lehimləmək», orqanizmdə bir-birindən aralanmış toxumalan, məsələn, gözün tor təbəqəsini ondan ayrılmış toxumaya birləşdirmək olar.