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…
| ГАЗДЫҚ ЛАЗЕРЛЕР
Газдық лазерлерде газы бар түтік, оптикалық резонаторға орналастырылады, ол екі қатарлас айнадан тұрады; оның бірі жартылай мөлдірболады. Оптикалық толқын, белсенді газ арқылы тарай отырып, күшейеді жәнефотондар көшкінін жасайды. Жартылай мөлдір айнаға жетіп, шығулық лазерліксәулеленуді жасай отырып, толқын резонатор шегінен жартылай шығады. Оптикалық энергияның екінші бөлігі айнадан шағылып, фотондардың жаңакөшкінін тудырады. Барлық фотондар әрі қарай таралуда жиілігі, фазасы жәнебағыты бойынша сәйкестелінген.Газдық лазерлер өте кең жиіліктік аралықта (ультракүлгіннен алысинфрақызылға дейін) және импульстік пен үзіксіз режімдерде жұмыс істейді.Үзіксіз әсердің тараған газдық лазерлерінің техникалық мағлұматтары4.1-кестеде келтірілген. 4.1-кесте Лазер Толқын ұзындығы, мкм Қуат, Вт Kадмийлік0,3250 Мыңдық үлестер Kадмийлік 0,4416 Ондық үлестер Аргондық 0,4880 Бірліктер Аргондық 0.5145 Ондықтар Kриптондық 0,5682 Бірліктер Гелий-неондық 0,6328 Ондық үлестер Гелий-неондық 1,1523 Жүздік үлестер Kсенондық 2,0261 Жүздік үлестер Гелий-неондық 3,3912 Жүздік үлестер CO-лазер 5,6–5,9 Жүздіктер CO2-лазер 9,4–10,6 Ондаған мыңдықтар HCN молекулалар- ындағылазер337 Мыңдық үлестер Импульстік режімде істейтін газдық лазерлер арасынан, белсенді қолданыс тапқан неон Ne (λ = 0,2358 мкм и λ = 0,3328 мкм) иондарындағы жәнеазот N2 (λ = 0,3371 мкм) молекулаларындағы ультракүлгіндік ауқымдағылазерлер. Газдар қатты денелермен және сұйықтармен салыстырғанда әлдеқайда кіші тығыздыққа және жоғарырақ біртектілікке ие. Сондықтан оптикалық сәулегаздарда іс жүзінде бұрмаланбайды, шашырамайды және энергиясын жоғалтпайды. Нәтижесінде газдық лазердегі лазерлік сәулеленудің бағыты жарық дифракциясымен анықталатын шекке дейін кенет өседі. Газдық лазерлердегі жарық сәулесінің алшақтығы жарықтың көрінетін облысында 10-5 - 10-4 рад, ал инфрақызыл облыста 10-4-10-3 рад құрайды. Газдық лазерлердегі сәулелену жиілігінің тұрақтылығы басым түрде айналардың қозғалмауына және оптикалық резонатордың басқақұрауыштарына тәуелді, бұл жиіліктің жекеше жоғары тұрақтылығына кепіл болады. Сондай-ақ ерекше маңызды болатын сол, газдық лазерлер қағидалы қиындықсыз бір нақтылы жиіліктің (монохроматтық сәулелену) оптикалық тербелістерді қалыптастыратыны. Алайда газдар тығыздығы аздығынан, жоғарғы концентрациялы қозған бөлшектерді алу қиын. Сондықтан газдық лазерлердегі генерленетін энергия тығыздығы, қатты денелік лазерлердікінен әжептеуір төмен. Газдық лазерлерде жұмысшы микробөлшектер болатын газ атомдары (Neнеонның, Хе ксенонның), оң зарядталған иондар (Ne2+, Ne3+ неонның, Ar2+аргонның, Kr2+ криптонның), молекулалардың (N2 азоттың, CO2 көмірқышқыл газының, H2О судың, HCN көгертетін қышқылдың). Жеткіліктіжиі негізгі жұмысшы газға басқа газды араластырады. Мысалы, гелий-неондықлазерде белсенді сәулелендіруші бөлшектер болатын Ne неон атомдары. ГелийHe араласы Ne неон атомдарының қоздыру шарттарын, кванттық жүйеніңжоғарғы деңгейіне энергияның резонанстық берілуі жолымен жақсартады. Газдық лазерлік материалдарда осы газды құрайтын жекеленген атомдарнемесе молекулалар деңгейлеріне сай келетін газдың энергетикалық деңгейлеріқамтамасыз етеді. Газдық белсенді ортаның оптикалық беріктілігі өте жоғары.Бірақта газдың жұмысшы бөлшектерінің концентрациясы барлығы 1014-1017см-3-ты ғана құрайды. Газдық лазерлерде нақты өрнектелген орналасулар инверсиялы белсендіортаны жасау түрлі тәсілдермен және құралдармен қамтамасыз етіледі. Мұндабірақта оптикалық тарту-сору (газдыразрядтық шамдарды қолданып) қаттыденелік лазерлер үшін тиімді екені ескеріледі, газдық лазерлердепайдаланылмайды, өйткені газдар энергияны тар спектралдық жолақтарда(сызықтарда) сіңіреді, ал шамдар кең жиіліктік ауқымдарда жарықтышығарады; сондықтан оптикалық тарту-сору қуатының тек шағын бөлігі ғанатұтынылады және оптикалық тарту-сорудың мұндай шамдық көздерінің п.ә.к-ігаздық лазерлерде шамалы ғана. Ережедегідей, газдық лазерлердегі орналасулар инверсиясы электрлік бәсендету жолымен жасалады. Бәсеңдік үрдісінде пайда болатын еркін электрондар, газдардың микробөлшектерімен (атомдармен, иондармен, молекулалармен) соқтығысқан кезде (электрондық соққы арқылы) оларды қоздырады және энергияның жоғарырақ деңгейіне ауысады. Егер қозған микробөлшектердің жоғарғы энергетикалық деңгейлердегі өмір сүру уақыты салыстырмалы ұзақ болса, онда газдық ортада орналасулардың анық өрнектелген және тұрақты инверсиясы жасалады. Электрондық соққы әдісі, үзіксіз және (немесе) импульстік режімдерде жұмыс істейтін, газдық лазердегіқоздыру (тарту-сору) үшін, тиімді қолданылады. а б 4.1-сурет. Газдыразрядтық лазерлергше тән гелий-неондық лазердің қосалқы және жұмысшыэнергиясы деңгейлерінің сызба нұсқасы Электрлік бәсеңдетуде неон атомдарының бөлігі E1 негізгі деңгейде E3 энергиясының қозған жоғарғы деңгейіне ауысады, бірақ таза неондағы қозған микробөлшектердің E3өмір сүру уақыты аз, атомдар одан E1 мен E2 деңгейлеріне тез ауысады, бұл E2 мен E3 деңгейлерінің жұптары үшін орналасулардың жеткілікті жоғары инверсиясын жасауға тосқауыл болады. Гелий араласы жағдайды елеулі өзгертеді. Гелийдің бірінші қозған деңгейі неонның E3 жоғарғы деңгейімен сай келеді. Сондықтан электроннық соққыменгелийдің қозған атомдарының неонның қозбаған атомдарымен (энергиясы E1)соқтығысқанында қоздыру берілуі жүреді, соның нәтижесінде неон атомдарықозады, ал гелий атомдары негізгі күйге қайта оралады. Гелий атомдарыныңжеткілікті үлкен мөлшерінде неонның басымырақ E3 деңгейінің орнығуынажетуге блады. Мұны атомдардың газдыразрядтық түтігінің қабырғаларыменсоқтығысуында өтетін, неонның E2 деңгейінің бос болуы да қабілеттендіреді. E2 деңгейін тиімді бос ету үшін түтіктер диаметрі жеткілікті кіші болуытиіс. Алайда түтіктің кіші диаметрі неон мөлшерін шектейді, яғни генерлеу қуаты азаяды. Генерлеудің ең үлкен қуатын алу үшін оңтайлы болатын диаметршамамен 7 мм. Сонымен, неон мен гелий мөлшерлерін (парциалдық қысымдарды) арнайы іріктеу нәтижесінде газразрядтық түтік диаметрін дұрыстаңдау кезінде неонның E2 мен E3 деңгейлері орналасуларының тұрақтыинверсиясы қалыптасады. Неонның E2 мен E3 деңгейлері күрделі құрылымға ие(30 б-сурет), өйткені көптеген топшалардан тұрады. Нәтижесінде гелий-неондық лазер көрінетін жарық пен инфрақызыл сәулеленулерінің аралығында30 толқын ұзындығында қызмет ете алады. Ең көп тараған қызыл түсті (толқынұзындығы 0,6328 мкм) және инфрақызыл (1,15 және 3,39 мкм толқынұзындықтарында) сәулеленулері бар гелий-неондық лазерлер. Негізгі әдебиет [3] (175); [4] (21-23); [6] (105-109) Қосымша әдебиет [1] (101-139) Бақылау сұрақтары: 1. Газдық лазер дегеніміз не? 2. Газдық лазерлер қандай жиіліктік аралықта жұмыс істейді? 3. Газдық лазерлер қандай режімдерде жұмыс істейді? 4. Газдық лазерлердегі сәулелену жиілігінің тұрақтылығы басым түрде неден тәуелді? 5. Гелий-неондық лазерде жұмысшы зат болатын қай элементтің атомдары? Негізгі әдебиет [3] (242-250); [4] (24-26); [5] (45-46); [6] (110-111) Қосымша әдебиет [1] (514-518) Бақылау сұрақтары: 1. Шалаөткізгіштік қосылыс дегеніміз не? 2. Германийдің негізгі физикалық сипаттамасы. 3. Кремнийдің негізгі физикалық сипаттамасы. 4. А3В5 тұрпатындағы шалаөткізгіштік қосылыстар. жүктеу/скачать 0,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|