Білім беру бағдарламасы студенттеріне арналған дәрістер жинағы Шымкент 2021
жүктеу/скачать 0,79 Mb.
|
ОПТИКА НЕГІЗДЕРІ ДӘРІС
osh sor kazahskiy-jazyk emn 10-klass kaz, биопэма әдісі, Ананың ыстық алақаны», Ағартушылық дәуірі, №5 Ғылыми жұмыс, pdf 20220918 221827 0000, 357200, Сөйлем мүшелері. Тұрлаулы мүшелер. Бастауыш пен б…
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.11. Оптикалық сәулеленуді генерлеу
| 2.10. Лазерлік гироскоп
Бұл (грек сөзі gyros – дөңгелек, gyreuo дөңгеленемін, айналамын жәнеskopeo – қараймын), әсері зерзатпен бірге айналатын сақиналық лазердеменшікті жиіліктердің ыдырауы эффектісіне негізделген, зерзаттар айналуынбайқауға және олардың бұрыштық жылдамдығын санаудың инерциялықжүйесінде анықтауға арналған, кванттық оптикалық аспап. 2.11. Оптикалық сәулеленуді генерлеу Лазерлік тербелістерді генерлеу үшін қажет:– орналасулар нверсиясын (қозған микробөлшектердің артықтықшоғырын) қамтамасыздандыруға мүмкіндік беретін, бір немесе бірнешеэнергетикалық деңгейлердің таңдамалы «орналастырылуы» (қоздырылып) баркванттық құрылымды (жүйелерді) пайдалану;– қозған микробөлшектердің артықтық концентрациясына иеэлектромагниттік (оптикалық) сәулеленуді күшейтуге қабілетті, белсендіортаны сыртқы электрлік пен оптикалық тарту-сору жолымен жасау;– белсенді орта оптикалық резонаторға орналасады, бұл лазерліктербелістерді оптикалық (лазерлік) сәулені бірнеше мәрте шағылту жолыментиімді қоздыруды және жүйелі генерлеуді қамтамасыз етеді, және де оң керібайланыс салдарынан, лазерлік тербелістер жүйелі түрде қоректенеді(жаңғырады).2.11.1-суретте фотондар сіңірілудегі (2.11.1 а-сурет), өз бетімен (2.11.1 б-сурет) және еріксіз (2.11.1 в-сурет, в) сәулеленуінің микробөлшектерініңэнергетикалық ауысулары көрсетілген. Энергетикалық деңгейлер бөлектелген:төменгі (қозбаған) деңгей E1 және жоғарырақ (қозған) деңгей E2. 2.11.1-суреттегі нұсқада шалаөткізгіштік құрылымға түсетін фотон энергиясы; h𝛎1-2=E2–E1 мұндағы h – Планк тұрақтысы (h = 6,626 10-34 Дж×с), ал ν – оптикалықтербелістердің (толқындардың) жиілігі. Нәтижесінде фотон сіңіріледі, алқозбаған электрон E2 энергетикалық деңгейге ауысады және шалаөткізгіштікқұрылымның фотоөткізгіштігін арттыра отырып, босайды. E2 энергиялы қозғанмикробөлшек тұрақсыз және де өз бетімен (өздігінен) энергиясы hν1,2=E2-E1сәулелену квантын (фотонын) шығара отырып, төменірек энергетикалықдеңгейге E1 ( 2.11.1 б-сурет) өтеді. Осындай жолмен шығарылатын оптикалық 2.11.1-сурет. Энергетикалық деңгейлер тербелістердің (толқындардың) жиілігі Бор шартымен анықталады:𝛎1,2=(E2– E1 ) / h. Кванттық жүйедегі микробөлшектердің еріксіз сәулеленуде (2.11.1 б-сурет) бар кездейсоқ және хаостық сипат: фотондар микробөлшектерменуақыттың түрлі моменттерінде сәулеленеді (синхронды емес), бірдей емесжиіліктерге ие, түрліше үйектелген түрлі бағытта тарайды. Қозған микробөлшектер (электрондар, атомдар, молекулалар), жоғарыэнергетикалық деңгейден E2 бастапқы деңгейге E1 (24 в-сурет ) ν жиілігісыртқы сәулелену шартына 𝛎1,2=(E2– E1 ) / h сай келетін, сыртқы оптикалықсәулелендіргіш (еріксіз) әсерінен ауыса отырып, фотондарды шығара алады.Мұндай еріксіз сәулелену үрдісіне қатысатын фотон екеу: біріншілік(еріксіздендіретін) және екіншілік (қозған микробөлшектерден шығарылған).аңыздысы сол, екіншілік фотондар біріншілік жарық квантынанажыратылмайды. Ағылшын физигі Дирак айтуынша, олар бірдей (тепе-тең)жиілікке, фазаға, үйектелуге және әрі қарай таралу бағытына ие. Мәнібойынша, кванттық жүйедегі екіншілік фотондар (24 в-сурет) бастапқы (еріксіз)сәулеленудің нүктелік (бірақ күшейтілген) көшірмесі болатын оптикалықтолқынды қалыптастырады.Когерентсіз оптикалық сәулелену көздерінде микробөлшектердісәулелендіруші өз беттілік (өз еркінше, еріксізденбеген) энергетикалықауысулар өтеді. Когерентсіз болатын көптеген (лазерлік емес) көздердіңоптикалық сәулеленуі; олардың санында жарықтың жылулық көздері (біріншікөзі – Күнді қоса), қыздыру шамдары, оптикалық сәулеленудің газды разрядтықжәне электрлюминесценттік көздер, жарықшығарушы диодтарды қоса. Жарық диодтары жарық кванттарын (фотондарды) шығаратын, заттыңкөптеген микробөлшектерінің (атомдардың, молекулалардың) серінен(энергетикалық ауысулары) оптикалық сәулелену жасалады. Мұндайоптикалық сәулеленудің микрокөздері жарық диоды көлемінде хаос түрдеорналасады, әрбір микробөлшектің сәулелену үрдісі, түрлі бағыттарда өзбетімен (өз еркімен, тәуелсіз, кездейсоқ) өтеді. Сәулеленуші заттыңмикробөлшектерінің оптикалық тербелістерінің энергетикалық ауысуларыныңмоменттері, толқын ұзындықтары және жиіліктері едәуір ажыратылады.Мұндай атомдардың және молекулалардың жарық диодтық құрылымдағы өзбетімен сәулеленуі когерентсіз болып шығады. Когеренттілік (латын сөзі cohaerens – байланыста болатын) қосылысуыкезінде пайда болатын бірнеше тербелістік немесе толқындық үрдістердіңуақыт ішінде келісіп өтуі ретінде қарастырылады. Тербелісті когеренттік депаталады, егер олардың фазаларының айырымы уақыт өтуінде тұрақты болыпқала берсе және тербелістер қосылғанда қосынды тербеліс амплитудасынанықтайды. Бір жиіліктің екі гармоникалық (синусоидалық) тербелістеркогеренті. Жиіліктері бірдей, бірақ амплитудалары A1 мен A2 және фазалары φ1мен φ2 әр түрлі, екі гармоникалық тербелісті қосқан кезде жиілігі ν сондайтербеліс түзіледі: A1sin( 𝛎t + φ1) + A2sin(𝛎t +φ2) = Asin( 𝛎t +φ ), мұндағынәтижелеушітербелістердіңамплитудасы A=√A21+A21+2 A 1A2cos(φ2–φ1 ), ал фазалық ығысу ––––– A=√A21 +A21+2 A 1A2 cos(φ2–φ1 ),өрнегіне сай нәтижелеуші тербелістердіңамплитудасы, φ1–φ2 айырымына тәуелді, A1+A2-ден A1–A2-ге дейін өзгереді.Бірдей жиілікпен әсер ететін, бірнеше синусоидалдық үрдістердіңсызықты бірігуі, жиілігі ν сондай, синусоидалдық үрдіс ретінде дамиды. ∑A1sin(𝛎𝚝+φ1 )+Asin(𝛎𝚝+φ ). Сонымен, когеренттілік қосылысуы кезінде әрекеттесу эффектісінкүшейтуге немесе әлсіретуге қабілетті, екі (немесе одан да көп) тербелістікүрдіс қасиеті ретінде көрінеді. Синфазалық (φ1=φ2=...=φn) тербелістікүрдістердің когеренттік әрекеті нәтижелеуші үрдісті күшейтеді.Екі когеренттік оптикалық тербелісті алудың қарапайым мысалы2.11.2-суретте келтірілген сызбанұсқа бойынша жүзеге асады. Оптикалықсәулеленудің бір нүктелік көзбен жасалған екі жарық шоғыры түрлі бағытпенжәне жолмен тарайды, айналардан А мен В нүктелерінде шағылып, экрандағыбір С нүктеде үйлеседі. Мөлдір емес жапқыш жарық көзінің экранғатүзусызықты әсеріне тосқауыл жасайды. Оптикалық шоғырлар үйлескен жерде (жазықтық бетінде) 2.11.2-сурет. Екі когеренттік тербелісті алу интерференциялық картина байқалады. Бұл физикалық үрдісте негіздікболатын екі (немесе бірнеше) толқындар күшейетін немесе әлсірейтінтолқындар қосылуы – толқындар интерференциясы. Негізгі әдебиет [3] (167-169); [4] (12-15); [6] (40-86) Қосымша әдебиет [2] (241-279) Бақылау сұрақтары: 1. Лазер дегеніміз не? 2. Оптикалық кванттық генератордың (лазер жұмысының қағидасы,лазерді жіктеу, лазерді пайдалану және лазер технологиясыныңерекшеліктері) маңыз-мәнін баяндаңыз. 3. Ең көбірек тараған лазерлердің негізгі техникалық сипаттамалары. 4. Таралғанкерібайланысыбарлазер (ТКБ-лазер; резонанстықемесжәнерезонанстықТКБ-лазерлер) жайлыайтыңыз. 5. Лазерлік техника, лазерлік технология және лазерлік сәулелену(лазерлік сәулеленудің затпен әрекеттесуі) туралы айтыңыз. 6. Қатты денелік лазердің (негізгі түрлері; алюминийліиттрийлікгранаттағы лазер; шыныдағы лазерлер; бояу орталықтарындағы жәнежоғары концентрацияланған орталардағы лазерлер; қайта құрылатынқатты лазерлер) маңыз-мәнін баяндаңыз. 7. Шала-ткізгіштік лазердің маңыз-мәнін баяндаңыз. 8. Инжекциялық пен химиялық лазер рөлі қандай? 9. Лазерлік телекөрсетілім жайлы айтыңыз. 10. Лазерлік гироскоп пен лазерлік бекіту тетігі (электроптикалық, енжар, акустооптикалық және оптика-механикалық) өзімен нені көрсетеді? 11. Фотонның өз бетімен және еріксіз сәулеленуі. 12. Орналасулардың инверсиясы және белсенді орта. 13. Лазерлік сәулеленудің бағытталуы. 14. Лазерлік тербелістердің энергетикалық сипаттамалары, қалыптасу режімдері. жүктеу/скачать 0,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|