8.7-Сурет

атқару үшін гелий атомдары пайдаланылады, бұлар электрондық соқтығысу есебiнен өмiр сүру ұзақтығы жеткiлiктi үлкен (10^-3с) метаорнықты қозған -және (He) күйлерге ауысады. Гелийдiң осы деңгейлерiнiң энергиясы неонның қозған 3S- және 2S-деңгейлерiне өте жақын болғандықтан, соқтығысқан кезде энергия алмасуы тиiмдi жүредi; бұл неонның жоғарғы деңгейлерiнiң үлкен жылдамдықпен қоныстануын қамтамасыз етедi. Неонның төменгi 2P-деңгейiнiң босатылуы негiзiнен 1S-деңгейге спонтан ауысу есебiнен iске асырылады. 2P-деңгейдiң босатылуында неон атомдарының түтік қабырғаларымен соқтығысуы үлкен роль атқарады. Соңғы жағдай активтi элемент түтігiнiң диаметрiн сайлап алудың критериi болып табылады.

Толқын ұзындығы 632,8нм лазерлiк сәуле шығарылатын 3S2P жұмысшы кванттық ауысумен қатар бiр мезгiлде 3S3P ауысу болып, толқын ұзындығы 3,39мкм интенсивтiгi үлкен лазерлық сәуле де шығарылытындығын атап өту керек.

О

101

сы екi кванттық ауысу үшін де жоғарғы деңгей ортақ болатындықтан, бұлар бәсекелес болады. 632,8нм толқын ұзындығында тиiмдi генерация өтуi үшін 3,39мкм генерацияны басу керек. Мұны осы сызыққа қосымша шығындарды енгiзу, немесе 3,39 мкм үшін жұтылу коэффициентi үлкен болатын түтік терезесiн қою, немесе айналардың шағылдыру коэффициентiн сайлап алу арқылы iске асырады.

4. Тәжiрибе жасауға арналған қондырғы

Қондырғы схемасы 8.8-суретте келтiрiлген. Қондырғы рельске орнатылған, оның бiр шетiне толқын ұзындығы 632,8 нм жiңiшке лазер сәулесi шоғын беретiн ЛГ-52 лазерi орналастырылады. Лазердi лазер сәулесiн кез-келген түзу бойынша бағыттауға мүмкіндiк беретiн төрт еркiндiк дәрежесi бар арнайы үстелге орнатады. Рельстiң екiншi шетiне ФП6 фотодиоды немесе фотоэлемент орналастырылған. Фотодиод алдына бақылауға арналған экран орналастырылады. Экран алдына поляроид қойылады.

Неон, гелий атомдары және He-Ne лазерi шығаратын сәуле спектрлерiн салыстырмалы зерттеуге арналған жұмыс УМ-2 монохроматоры көмегiмен жүргізiледi.

УМ-2 рельсiне айналары (резонаторы) жоқ лазер түтікшесi (He-Ne қоспасы) және ЛГ-52 лазерi, неон шамы бiрiнен кейiн бiрi кезегiмен қойылады.

8.4.1. Лазер сәулесi шоғының жинақсыздануын (кеңеюiн) анықтау.

Тәжiрибе схемасы 8.8-суретте көрсетiлген.

8.8-Сурет

Л

102

азер сәулесi экранға бағытталады. Экранға түскен лазер сәулесi дағының диаметрiн өлшеп, лазер шоғының жинақсыздану бұрышы=d/2 формуласы бойынша анықталады; мұндағы -лазердiң алдыңғы айнасынан бастап экранға дейiнгi лазер сәулесiнiң жүрген толық жолы. Өлшенген  шамасы _0,5=/D формуласы бойынша есептелген нәтижемен салыстырылады. Лазер түтікшесiнiң диаметрi жұмыс орнында көрсетiлген.

8.4.2. Лазер сәулесiнiң поляризация күйiн зерттеу

Оправадағы поляроид фотоқабылдағыш алдына орналастырылады. Фотоқабылдағышты қосып, поляроидты айналдыру арқылы өлшеуiш құрал (микроамперметр) бойынша максимум фототокты табады. Бұдан кейiн поляроидты бiртiндеп айналдыра отырып, әрбiр 10⁰ сайын, поляроид арқылы өткен жарық интенсивтiлiгiнiң поляроидтың бұрылу бұрышына тәуелдiлiгiн анықтайды. Өлшеу нәтижелерiн J=f() графигi (жарық интенсивтiлiгiнiң поляроидтың бұрылу бұрышына тәуелдiлiгi графигi) түрінде келтiредi.

3. Гелий, неон атомдары, гелий-неон лазерi шығаратын жарықтары спектрлерiн салыстырмалы зерттеу

1. Неон спектрiн бақылау

Неон шамын жағып, оның спектрiн УМ-2 монохроматоры арқылы бақылау. Неон спектрiндегi жарықтылығы ең үлкен сызықты тауып, оның толқын ұзындығын өлшеу (УМ-2 монохроматорының дисперсиялық қисығы бойынша). Бұдан басқа: а) жарықтылығы ең үлкен сары сызықтың сол жағындағы барлық жарықтылығы үлкен сызықтарды өлшеу; б) сары сызықтың оң жағындағы барлық жасыл және жақын орналасқан екi жасыл сызықты өлшеу.

8.4.3.2. Гелий спектрiн бақылау

Айналары жоқ He-Ne лазерi түтікшесiн жағу. He-Ne қоспасының спектрiн зерттеу. 8.4.3.1-де көрсетiлген неонның барлық сызықтары He-Ne қоспасы спектрiнде бар екендiгiне көз жеткiзу. Қалған басқа сызықтар гелий спектрiне жатады. Гелийдiң спектрiнде жарықтылығы үлкен сызықтардың толқын ұзындығын өлшеу: а) спектрдiң қызыл бөлiгiндегi 7 сызық; б) спектрдiң сары, сары-жасыл, көк және көгiлдiр бөлiктерiндегi жарықтылығы жоғары сызықтардың толқын ұзындығын өлшеу.

Спектрлiк сызықтардың кестелерi көмегiмен Ne және He спектрлерiнде өлшенген толқын ұзындық мәндерiн дәлдеу.

4. Гелий-неон лазерi спектрiн бақылау

Лазер сәулесiн УМ-2 монохроматоры арқылы бақылау. Спектрдiң қызыл бөлiгiнен лазер шығаратын негiзгi қызыл сызықты тауып, оның толқын ұзындығын өлшеу. Лазер генерациясының (лазер шығаратын жарықты) неон атомы шығаратын спонтандық сәуленiң бiрде-бiр сызығы жоғалмайтындығына көз жеткiзу (спектрдi қарау арқылы).

Алынған нәтижелердi кестеге толтыру.

103

8.1-кесте

Гелий және неон спектрiндегi кейбiр сызықтардың толқын ұзындықтары [13]

Спектрлік сызықтың				Спектрлік сызықтың
түсі	толқын ұзындығы, λ, нм	интенсивтігі (шартты бірлік)		түсі	толқын ұзындығы, λ, нм	интенсивтігі (шартты бірлік)
Не				ашық қызыл	630,48 626,65 621,73 616,36	100 1000 1000 1000
қызыл	706,5 667,8 656,0	1000 100		қызыл- қызғылт сары	614,31 609,62 607,43 603,00	1000 300 1000 1000
жасыл	587,6 541,2 501,6	3000 50 100		қызғылт сары	597,55 594,48	600 500
көк	492,2 468,5 447,1	60 300 400		сары	588,19 585,25 576,44	1000 2000 500
Ne				жасыл	540,06 534,11 533,08 503,13	2000 600 600 500
қызыл	671,70 667,83 659,89 653,29 650,65	1000 500 1000 1000 1000		көк	482,73	1000
ашық қызыл	640,22 638,30 633,44	2000 1000 1000