Lazerlarning amaliyotdagi qo`llanish sohalari

Lazerlarning amaliyotdagi
qo`llanish sohalari Mav zu :  Lazerlarning amaliyotdagi
qo`llanish sohalari
Reja:
I.Kirish. 
Yorug`lik haqida dastlabki malumotlar
II.  Asosiy qism.
         1. Lazerlarning yaratilish tarixi
          2. Lazerlarning ishlash prinsipi va turlari
          3.Lazerlarning qo’llanilish sohalari.
III .Xulosa. 
IV Foydalanilgan adabiyotlar.   
  Y orug` lik  haqida dast labk i
malumot lar
     Yorug lik  hodisalarini  tushuntirishda  ikki  xil  tasavvurdan  foydalaniladi.  
Yorug ` likning  elektromagnit  to ` lqin  ekanligini  e ` tirof  etsak,  yorug ` likni ng  
interferenstiyasi,  difrakstiyasi, dispersiyasi  va  qutblanish  xodisalarini  izohlash  
mumkin.  Elektromagnit  to ` lqin  o ` zaro  perpendikulyar  tekislikda  ayni  bir  
yo ` nalishda  tarqaluvchi  elektr  to `l qini  (elektr  maydoni  tebranishining   
yo ` nalishda tarqalishi)
                    
va magnit to ‟ lqini (magnit maydoni tebranishlarining   vektor yo ` nalishida 
tarqalishida tarqalishi)  majmuasidan iborat.Tebranish
                    
davrini T,   chastotasini  ,    siklik chastotasini bilan belgilasak
                     
bog ‟ lanishlar  o ` rinli  bo ` ladi.  Odatda  yorug ` likning  vakuumdagi  tezligini
 ,   singdiruvchanligi  u  bo ` lganda muhitning yorug ` lik sindirish 
ko ` rsatkichi uchun
           va bunda ifodani yozish 
mumkin.  Lazerlarning yaratilish tarixi
     Lazer  so` zi  inglizcha  “laser”  so ` zidan  olingan.  “Laser”  so ` zi  esa  
“LightAmplification  by  Stimulated Emission of Ratiation” iborasining bosh 
harflaridan olingan bo‟ lib, “Majburiy  nurlanish  tufayli  yorug` likning 
k uchayishi” ma` nosini anglatadi.  Lazer nurlanishi  ultrabinasha, infraqizil va 
ko` zga ko ` rinadigan diapazondagi elektromagnit to ` lqinlardir. Bu to ` lqinlar  
atom va molekulalarning  majburiy  (stimullangan)  nurlanishiga  asoslanib  
hosil  qilinadi.  Bunday  nurlanish  hosil  qiluvchi qurilmani lazer yoki optik 
kvant generator (OKG) deyiladi.  
    Sovet  fizigi  V.A.  Fabrikant  1940-1941  yillarda  gaz  razryadi  spektrini  
o‟ rganish  ishlari  davomida  “majburiy  nurlanish  hisobiga”  yorug‟ lik  
intensivligin i  kuchaytirish  mumkinligini isbotladi. 1955  yilda Sovet fiziklari 
A.M. Proxorov va N.G. Basov o` ta  yuqori chastotali birinchi  kvant  
generatorini  yaratdi.  Bu  mikroto‟ lqin  diapazonidagi  optik  kvant  
generator-mazer  edi. 
 1958 -yilga borib  Proxorov va Basov bilan ayni bir vaqtda AQSH fizigi CH. 
Tauns ko` zga ko ` rinadigan  yorug` lik  spektri  diapazonida  kvant  generatori-
lazer  qurish  mumkinligini  ilmiy  va  amaliy  isbotladilar. Lazer  qurilmalarida  
ishlatiladigan  ishchi  materiallarni  lazer  materiallar  deyiladi yoki  ularni faol 
(aktiv) moddalar deb ataladi. Faol muhit sifatida  yoqut  kristali (rubin) 
ishlatiladigan lazer 1960   yil  yaratildi.  Keyingi  kashfiyotlarda  neon Ne va   geliy He gazlari  arlashmasi  qo ` llaniladigan  lazer  (1960  y),  neodim 
ionlari  qo ` shilgan  silikat  shisha  qo ‟ llanilgan  lazer  (1961y), 
Yarimo ` tkazgich  birikma  kalsiy-mishyakli  CaAs  kristallari  qo ` llanilgan  lazer  
(1962  y),  anorganik  suyuqlikdagi  neodim  eritmasi  selenoksixlorid 
SeOCl 2    va  organik  bo ` yoq  eritmalari  ishlatiladigan lazerlar (1966  y)  
yaratildi. 1974  yilga kelib faol moddalar (lazer materiallar) soni 200 ga  etgan 
edi.  Har  xil  aralashmalar  qo ‟ shilgan  ion  kristallar  eng  katta  lazer  
materiallari  gu ruhini tashkil  etadi.  Tartibsiz  ichki  tuzilishga  ega  bo ‟ lgan  
lazer  shishalar  shisha  hosil  qiluvchi  komponentalar  va  faol  aralashmalar  
sifatida  olingan  ionlardan  iborat  bo ‟ ladi.
  Yarimo`tkazgichli lazer materiallar
   birikmali  kristallardan  iborat  bo ` ladi.  Ularda  ishchi 
elementi  qalinligi  0,1  mkm  bo ` lgan  p-n  o ` tish  bo ` lib,  o ` lchamlari  1x1x0,2 
mm  li  plastinka ko ` rinishda tayyorlanadi  (1, 2 – rasm)   Demak, faol muhitga bog ` liq holda lazerlarning qattiq jismli, suyuqlikli 
(kimyoviy), gazli, yarimo ` tkazgichli va bo ` yoq moddali turlarga ajratish mumk
       Lazerlarning ishlash prinsipi va turlari
Lazerlarning ishlash  prinsipida  faol  moddaning  atom  tuzilishi  juda  
muhimdir. Muhit atomlarining  qo ` zg ` algan  (g ` alayonlangan)  holatida,  metastabil  
holatida  yoki  g ` alayonlangan holatda “uzoq vaqt turish” hususiyati bo ` lishi 
zarur. Atomlar o ` z tuzilishiga qarab biror “turtki”siz 
 sekund metastabil holatda bo ‟ ladilar. Oddiy  muhitdan  
yorug ` lik o ` tsa u  yutiladi va intensivligi kamayadi. faol muhitda  esa  yorug ` lik
tarqalishida u kuchayishi va intensivligini ortishi kuzatiladi. Bunday  
muhitlarfaol yoki  zarralarning energetik  sathlar bo ‟ yicha inversli (teskari) 
muhit deyiladi.  Optik  kvant  generatori  (OKG)  yoki  lazer  faol  muhit,  
qo ` zg ` atuvchi  (tebrantiruvchi) qurilma va rezonatordan iborat bo ` ladi.
Faol muhit turiga qarab lazer qurilmalari qattiq jismli, suyuqlikli, gazli, 
yarimo ` tkazgichli va bo ` yoq moddali lazerlar ko ‟ rinishida bo ` ladi.
Muhitni  g ` alayonlangan  (uyg ` ongan,  qo ` zg ` algan)  holatga  keltirish  
(aktivlashtirish) qo ` zg ` atuvchi  qurilma  yordamida  “qo ` zg ` otib”  amalga  
oshiriladi.  
Qattiq  jismli  lazerlarda qo ` zg ` atish  yoki  “optik tazyiq” kuchli  yorug ` lik  
yordamida bajariladi. Gazli lazerlar  elektr razryadi (uchqun)dan  
foydalaniladi.  Yarimo ` tkazgichli  lazerlar  faol  muhit  ishchi  qismi  p-n  o ` tish 
orqali elektronlar  oqimi  (elektr  toki)  ni  o ` tkazishga  asoslanib  ishlaydi.  
Invers  bandli  muhit  nurlanishi intensivligini oshirishda rezonatorlar (ikkita 
yaqin shaffof ko ‟ zgular) dan foydalaniladi.
Tarqalayotgan fotonlarning faol muhit orqali ko ‟ p marta o ‟ tishi rezonator  
yordamida amalga oshiriladi. Lazerlarda ular tutib qoluvchi va kuchaytiruvchi 
vazifasini bajaradi.
Lazerlarning  ish  jarayonini  3  yoki  4  sathli  modelda  ko ` rsatish  mumkin.  
Uch  sathli generatorlarda “lazer nurlanish”  elektronlarning invers joylashishi
asosida sath bilan “uyg ` ongan” sathlarning birortasi orasida, to ` rt sathli  
generatorlarda  esa ikkita “uyg ` ongan” sathlar orasida ro ` y
beradi.  Uch  sathli  sxema  bilan  ishlaydigan  lazerlarga  yoqut  (rubin)  lazeri 
misol  bo ‟ la  oladi.  Bu guruhga kirgan xrom  , samariy  , uran U, neodim va boshqa elementlardan tuzilgan lazerlar kiradi. Rubin (yoqut) lazerda 
0,05% gacha xrom  ionlari qo ‟ shilgan alyuminiy  oksid Al 2 O 3
dan  tayyorlangan kristall ishlatiladi (1-rasm).  Lazerlarda asoslari  parallel 
bo ` lgan  silindrik sterjen ishlatiladi. Impulsli lampadan chiquvchi  yorug ` lik 
faol muhitda tebranish hosil qiladi. Lazer nurlanishini  hosil  qilishda  bir  
nechaming  joulgacha  energiyali  zaryadlangan  kondensatorlar 
batareyasi lampa orqali razryadlanadi. Lampa qisqa muddatlar  yorug ` lik 
oqimi bilan  yoqut  o ` qini yoritadi.  Impulsli  lampaning  kuchli  yorug ` lik  
oqimi  yoqutga  tushganda,  xrom  ionlari  lampadan chiqayotgan  nurlanish  
spektrining  yashil  va  sariq  qismlarini  yutib,  “uyg ` ongan”  holatga,  ya ` ni 
uchinchi  energetik  sathga  o ‟ tadi.  Xrom  ionlari  qisqa  vaqt  turgach,  
spontan  holda  nurlanishsiz ikkinchi  (metastabil)  holatga  o ` tadi.  bu  
nurlanishga  tayyor  faol  muhitni  hosil  qiladi.  Lampa 
nurlanishidan  turtki  olib,  lazer  nurlanishi  hosil  qilinadi.  Lazerning  
nurlanish  quvvati  2  Kvtgacha etadi. Uning foydali ish koeffitsienti 0,1-10% ni
tashkil etadi.
Suyuqlikli  lazerlar  organik  bo ‟ yagichlar  eritmasida  ishlaydigan  lazerlardir. 
Bu  lazerlarda  “optik  tazyiq”  ni  yoqutli  lazer  yoki  neodim  shishali  lazer  
bajaradi  (2-rasm).  Bo ‟ yagich moddalarning ko ‟ p turi (~100) mavjud 
ekanidan lazer nuri chastotasi turli bo‟ladi.  Gazli lazerlarda faol muhit sof gaz
yoki  gazlar aralashmasidan iborat bo ‟ ladi. Geliy-neonli lazer bunga misol  bo ‟ la oladi (3-rasm).
Gaz aralashmasi  elektr razr-yadi bilan “uyg ‟ ongan” holatga 
keltiriladi.  Bu  lazer  rezonatori  gazli  nay  o ‟ qiga  tik  joylashtiriladi.  Bu  lazer
nurlanishi   bo ` lgan kogerent to ` lqindir yoki mkm 
infraqizil nurni generatsiyalaydi.
Yarimo ‟ tkazgichli lazerlarda faol muhit p-n o ` tishli  yarimo ` tkazgichdir.  
Yarimo ` tkazgichli lazerlarda  faol  muhit  optiq  tazyiq  va  elektr  toki  ta ` sirida
uyg ` ongan  holatga  keltiriladi. 
Yarimo ` tkazgichli  diod  qalinligi  0,1  mm  va  yuzasi  bir  necha  mm^2 bo ` lgan  kristall  plastinkadan iborat .  Plastinkaning  ikki  tomoniga  
elektrodlar  ulanadi.  Bu  lazerlar  nurlanish  diapazoni infraqizildan 
ultrabinafshagacha bo ‟ lishi mumkin. Bu lazerlar tuzilishi sodda, o ‟ lchamlari 
kichik va uzoq vaqt davomida ishlaydi. Ionli va kimyoviy  lazerlar ham gazli 
lazerlar hisoblanadi. Ionli lazerlarda faol muhit ionlar bo ` lsa,  kimyoviy  
lazerlarda  esa  kimyoviy  reaksiya  natijasida  uyg ‟ ongan  holatga  o ‟ tgan  
atomlar bo ` ladi.
       Ish  rejimi  turiga  qarab  lazerlar  ikkiga  ajratiladi.  Impulsli  rejimda  
ishlovchi  lazerni  impulsli lazer, uzluksiz rejimda ishlovchi lazerni uzluksiz 
lazer deyiladi.Lazerning  faol  muhitida  qo ‟ zg ‟ otuvchi  qurilma  yordamida  
inversli  joylashuv  energetik sathini  hosil  qilish   damlashdir.  
         Damlash  jarayonining  vaqtga  bog ‟ liqlik  hususiyatiga  qarab,  uni 
impulsli va uzluksiz damlashga ajratish mumkin. Agar damlash impuls  
yordamida amalga oshirilsa lazer nurlanishi ham impulsli bo ‟ ladi. Impuls  boshlanishidan sshng faol muhit zarralaridan ma ‟ lum qismi inversli joylashuv
sathiga o ‟ ta boshlaydi.  Barqaror generatsiya sharti
                                       
bajarilishi boshlanishi bilan lazer nurlanishi boshlaydi. Bu erda  a 0 –yorug ‟ lik 
dastasi bo ‟ lmaganda kuchaytirish  koeffitsienti, L-faol  muhit  o ` lchami,
  qaytarishning  effektiv koeffitsientlariga   bog ` lik
kattalik. Ushbu holda lazerni damlash impulsli va lazer nurlanishi impulsli bir-
birini qoplagan holda bo ` ladi.
Generatsiya  chegarasiga  etgan  inversli  joylashuv  holatidan  boshlab  
majburiy  nurlanish (lazer  nurlanishi)  boshlanadi.  Bu  nurlanish  bir  tsiklda 
2L masofada  xarakatlanib,  hosil  bo ` lgan ikkilamchi kvantlar sonini orttira 
boradi yoki yorug ‟ lik oqimini kuchaytiradi.   Barqaror  generatsiya  holatida 
lazer nurlanishi dastasi tomonidan  yo ‟ qotilgan  energiya  faol 
muhit tomonidan olingan energiya hisobiga to ‟ ldirib boriladi. Barqaror 
generatsiya energiya zichligi oqimining katta qiymatlaridagina amlaga 
oshadi. Shu sababli bu holda barqaror generatsiya  sharti oqim 
mavjudligidagi holat uchun olinadi.  Lazerlarning qo’llanilish sohalari.
Lazer  nuri  energiyasini  fazoda  va  vaqt  bo ‟ yicha  to ‟ plash  mumkinligi,  
ma ‟ lu  spektral  intervalda yig ` ishning mumkinligi ularni  1)  impuls  va  
uzluksiz  rejimda  turli  moddalar  bilan  o ‟ zaro  ta ‟ sirini,  amalga  oshirish  
(lazer  texnologiyasi, lazer termoyadro sintezi, lazer spektroskopiyasi, ... )
2)  atom,  molekula,  ionlar  va  molekulyar  sistemalarga  tanlab  ta ‟ sir  etishi 
fotoionizatsiya,  fotoximik reaksiya keltirib chiqarish lazer ximiyasida va lazer 
nurida elementlar izotoplarni ajaratishlarda qo ‟ llaniladi. Moddalarga   energiya  kirishtishda  energiya  kiritilgan  joyning  aniqligi  (lokalizatsiya)  
miqdoriy aniqligi, yorug ‟ lik nurining sof ekanligi lazer nuriga xosdir. 
Lazerlar texnologik jarayonlarda (metallarni kesish, qayta ishlash, 
payvandlash,  eritish, ...) da keng qo ‟ llanilmoqda. Bu jarayonlarda katta 
quvvatli gaz lazerlaridan foydalaniladi.
Metallurgiyada  vakuumda  va  boshqariladigan  gazli  muhitda  o ‟ ta  toza  
metallar  olishga  imkon beradi. Nuqtaviy  (svarka) payvandlash ishlarida 
qattiq jismli lazerlar qo ‟ llaniladi. O ‟ ta qisqa  impulsli  lazer  nurlanishlari  tez  
sodir  bo ‟ luvchi  o ‟ zgarishlarni  o ‟ rganishda  va  tezkor  fotografi yada 
qo ‟ llaniladi. Lazer meditsinada diagnostikada va davolashda keng 
qo ‟ llanilmoqda. Lazerlar ko ‟ z va teri  kasalliklarida, qonsiz xirurgik jarroxlik 
ishlarida samarali foydalanilmoqda.
O ‟ ta stabil lazerlar chastotalar optik satandartining asosidir, lazer 
seysmografi, gravimetrlar,  aniq fizik priborlar asosi hisoblanadilar.
Chastotasini  o ‟ zgartirib  sozlanadigan  lazerlar  (bo ‟ yoq  moddali  lazerlar)  
spektroskopiyada  inqilobiy  o ‟ zgarishga  olib  keldi.  Ular  spektroskopiyada  
ajrata  olish  qobilyatini  kuchaytirishga,  usullar  sezgirligini  orttirishga  asos  
bo ‟ lib,  xatto  alohida  atom  spektrini  olishga  imkon  yarat dilar 
(lazer spektroskopiyasi, nochiziqli spektroskopiya va boshqalar) . 
Lazer lokatorlar atmosfera turli qatlamlarida ifloslanishni aniqlash va ularni 
bartaraf etish va boshqarishga  yordam  beradi,  ta ‟ sir  tezligini 
aniqlash,atmosfera  xarorati  va   tarkibini  o ‟ rganish  imkonini beradi.
Sayyoralarning  lazer  lokatsiyasi  tortishish  doimiysi  ahamiyatini  
aniqlashtirdi,  kosmik navigatsiyani  yuqori  darajaga  olib  chiqdi.  Venera  va 
Merkuriy  planetalari  aylanish  tezligini o ` lchash va ular sirtini o ‟ rganish 
imkonini berdi. Lazer lokatsiyasi Oy  va Venera xarakteristikasini  aniqlashtirdi. Ilgari olingan astronomik natijalar bilan taqqoslab, natijalarni 
to ‟ g ‟ riligini ta ‟ minladi. (optik aloqa) Lazerning paydo bo ‟ lishi fizikani ng 
“CHiziqli bo ‟ lmagan optika”, “Golografiya” va boshqa  bo ‟ limlarini keltirib 
chiqardi. Boshqariluvchi termoyadro  reaksiyasini lazerdan foydalanib amalga
oshirish ishlari kuchaytirildi. Lazer (kvant) giroskopi amalga oshirildi.
Lazer  nurlanishi  qishloq  xo ‟ jaligi  zarakunandalariga  qarshi  kurashishida,  
geologik   izlanishlarda,  avtomatik  boshqaruv  ishlarida,  sanoatda  avtomatik
nazorat  ishlarida  (detallarni sanash), jismlar sirtinishikastsiz nazorat qilishda 
keng qo ‟ llanilmoqda.
Geliy-neon lazeri yuqori darajada kogerent bo`lgani tufayli turli xil 
interferentsiya va difraksiya hodisalarini tekshirishda qo`llanilishi kerak 
bo`lgan uzluksiz monoxramatik nurlanishning juda yaxshi manbai bo`lib, 
bunday tekshirishlarni oddiy yorug`lik manbalari bilan o`tkazish uchun 
maxsus apparaturadan foydalanish zarur bo`lar edi. Geliy-neon lazerlarining 
turli xildagi variantlari biologik tekshirishlarda, lazerli aloqa sistemalarida, 
golografiyada, mashinasozlikda, tibbiyot va texnikaning boshqa ko`p 
sohalarida keng qo`llaniladigan bo`ldi.Geliy-neonli lazer  trubkasini diametri 
7mm bo’lib ichida 1 GP a  atmosferada , geliy va  neon aralashmasi mavjud 
Neon atomi  nurlanuvchi geliy  atomlari yordamchi elektr  razryad yordamida 
xosil qilinadi. 
Lazerni tibbiyotda tadbiqini ikkiga  bo’lish mumkin birinchi lazerlarning 
biologik  to’qimalarini yemirish xossasiga asoslangan bo’lib ,  bu oqsil 
koagulyatsiyasi bilan birgalikda bazi  bir qonsiz kesishlarni  bajarishga imkon  
beradi : masalan ko’z tur pardasi qatlamini  operatsiyasiz davolash 
(oftalmokoagulyator),  xirurgiyada qon chiqarmaydigan yorug’lik pichog`i ,  
glaukomani davolashda, dentinni yemirish, ikkinchi yo’nalishi  golografiya  bilan bog’liq. Masalan, tola optikasidan  foydalanib meda  ichki bo’shlig’ini  
xajmiy ta’sirini olish mumkin  (gastroskoplar) va boshqalar. 
  Lazerdan Yer bilan Oy orasidagi masofani o’lchash, golografiya, kichik 
teshiklarni kuydirib teshish, aloqa vositasi va boshqalarda foydalaniladi.     Xulosa.
Ushbu kurs loyihamizda Lazerlar haqida umumiy tushunchaga, ularning
tuzilishi, ishlash prinsiplari, qo’llanilishi haqida umumiy tushunchaga ega
bo’ldik.Lazerlar yuqori darajada kogerent bo`lgani tufayli turli xil
interferentsiya va difraksiya hodisalarini tekshirishda qo`llanilishi kerak
bo`lgan uzluksiz monoxramatik nurlanishning juda yaxshi manbai
hisoblanishini,  lazerlar texnikada keng qo’llanilishini,  lazerlarining turli
xildagi variantlari biologik tekshirishlarda, lazerli aloqa sistemalarida,
golografiyada, mashinasozlikda, tibbiyot va texnikaning boshqa ko`p
sohalarida keng qo`llanilari haqida biz ma’lumotga ega bo’ldik.  Foydalanilgan adabiyotlar.
 G. S. Landsberg – “Optika”.  
 А. Meytlend   M . Dann -“ Vvedeniye   v   fiziku   lazerov ”-1978. 
 Mirinoyatov M. – “Lazer fizika va lazerli texnologiya” .  Toshkent-2005  
Qo`shimcha manbalar:
 www.google.ru     
 www.yandex.ru     
 www.ziyonet.uz

MUNDARIJA

I.Kirish. Yorug`lik haqida dastlabki malumotlar

II. Asosiy qism

1. Lazerlarning yaratilish tarixi

2. Lazerlarning ishlash prinsipi va turlari

3.Lazerlarning qo’llanilish sohalari

III .

Xulosa

IV Foydalanilgan adabiyotlar. Yorug`lik haqida dastlabki malumotlar