л
32
∑
ЛАВАЛЬ СОПЛОСЫ – ЛЮМИНОФОР
621
Электрон едәуір жоғары
энергия деңгейден едәуір
төменгі деңгейге (А) ауысқан
кезде әдеттегі жарық сәуле
шығарылады. Индукцияланған
сәул е (Б) өзге атомның
шығаратын сәулесі арқылы
шығарылады. Лазерде көпшілік
атомдар «толтырул ар»
арқылы жоғары энергиялы
күйге ауыстырылады. Кез
келген бір атом әдеттегі
т ә с і л б о й ы н ш а ж а р ы қ
шығарады, сол кезде лазердің
екі ұшындағы (жағындағы) ай-
налар әлгі жарықты ары-бері
шағылдырып, индукцияланған
сәуле шығарады. Жарық
ш о ғ ы а й н а л а р д ы ң б і р і
а р қ ы л ы ш ы ғ ы п кет ед і .
Әдеттегі жарық (Г) әртүрлі
ұзындықты толқындардың
қоспасынан құралған, осы-
лар әр жаққа таралады; ла-
зер (Д) жарығындағы барлық
толқындардың ұзындықтары
тең, фазалары бойынша бірдей және барлығы бір бағытта таралады. Ең алғашқы лазер (Е)
жасанды рубин кристалынан, осы кристалдың сыртын газразрядты түтіктер («толтыруға»
арналған) оралған және шағылдырғыш екі айнадан құралған.
резонатор айналары, қоздыру жүйесі көп жағдайда ортақ құрылымға біріктіріліп
жасалады, осы бөлік
сәуле шығарғыш деп аталған. Сәуле шығарғыштан басқа
электрлік қоректендіру және салқындату (қуатты лазерлер үшін) блоктары да
болады. Лазерлердің маңызды сипаттамаларының бірі бұл сәуленің шашыратылу
бұрышының тым аздығы.
Лазердің пайда болуы физиканың сызықты емес оптика мен голографияны
тудырды. Термоядролық синтез мәселесін шешуде лазерлерді плазманы қыздыру
үшін пайдаланудың болашағы бар.
Импульстік лазер жалпылама қарастырғанда энергия алдын ала жинақталып,
соңынан бірден лезде босатылып жіберілетін құрылғы болып табылады, осының
нәтижесінде құрылғы өте қарқынды жарық шоғын тудырады. Лазердің ең бас-
ты әрі негізгі бөлігі кристалл немесе газ не сұйық толтырылған түтік болып
табылады. Энергияны іске қосу сәйкес жарықтың қуатты оталуын тудыратын
тетікпен не радиотолқынның немесе электронның қарқынды ағынымен жүзеге
асырылады. Энергияны толтыру кезінде лазердің ішіндегі атомдар едәуір жо-
ғарғы энергетикалық күйге ауысады. Содан соң, өздігінен бастапқы күйге қай-
л
32
∑
ЛАВАЛЬ СОПЛОСЫ – ЛЮМИНОФОР
622
тып оралады, атом жарық бөлшегін (фотонды) шығарады. Осы фотон өзге қозған
атомдармен соқтығысады, бұл жаңа фотондарды шығаруға әкеп соғады. Осындай
әдіспен тудырылған фотондар саны өте тез молаяды. Кристалдың (немесе түтіктің)
екі ұшына айналар орнатылған, осы айналардан кезек-кезек шағылып, фотондар
айналар арасында алға-артқа қарай қозғалып, жарықты көбейтеді. Осы жарықтың
бір бөлігі жартылай мөлдір айнадан сыртқа шығып кете алады.
Алғашқы импульстік лазерді 1960 жылы американ физигі Теодор
Мейман
(1927 – 2007) жасаған, ол лазерде рубин кристалы қысқа қызыл жарық шығара-
тын болған. Қазіргі лазерлер үздіксіз әрекетті, олар әртүрлі түсті жарық шығара-
ды, кейбір лазерлер тіптен инфрақызыл немесе ультракүлгін диапазондағы сәу-
лелер таратады.
Лазердегі атомдардың фотондар шығаруына сыртқы жарық көзі «қамтамасыз»
ететін өзге фотондар себепші болады. Лазерге сырттан «айдамаланған» жарықта
көптеген жиіліктер болуы мүмкін, мұндай емес лазерлер белгілі бір жиілікті
едәуір қарқынды жарық ағынын тудырады. Әрбір фотон жаңа фотон шығаруға
итермелейді, олардың барлығы бірдей қозғалып фазалары дәл жарық толқындарын
шығарады (әдеттегі жарықта барлық толқындар фазалар бойынша үйлеспейді); осы
сәуле
когерентті сәулелер деп аталған. Толқындар бірдей фазалы болуы себепті
олар бірін-бірі күшейтетін болады, сондықтан жарық өте күшті жарқырайды. Ла-
зер өте жіңішке жарық шоғын тудырады, бұл шоқ қашықтағанда да онша кеңейіп
жайылмайды; Жерден Айға қарай бағытталған лазер сәулесі онда диаметрі 3 км-
дей дақ түсіреді екен.
Лазерлер қашықтық және жылдамдық өлшеулерге пайдаланылады. Лазер
арқылы Жер мен Айдың арақашықтығы өлшенген. Лазер сәулесін американдық
«Аполлондар» ғарыштық кемесінің бірімен Айға апарылған айнадан шағылысып
Жерге қайтып келген.
Лазерлердің когерентті жарығының қолданылуының қызғылықты аймағының
бірі үш өлшемді (көлемді) кескін шығаруға мүмкіндік туғызған голография бо-
лып табылады. Голографияның дамытылуының аяқталу нәтижесі үш өлшемді
телевизия мен кино болмақ, бұлар қазіргі кездері әртүрлі қолданыс тапқан. Екі
рет экспозицияланған (яғни екі рет суретке түсірілген) голограмма заттың экс-
позициялану аралығындағы кез келген қозғалысты тіркеуге мүмкіндік жасайды.
Сол себепті әр қилы беттердің жасайтын тербелістерінің жағдайын анықтайды.
Дірілдерді талдау әсіресе үлкен жылдамдықтағы ұшақтардың бөліктерін және
қозғалтқыштарды жасау үшін маңызды.
Лазердің төңкеріс жасайтын саласы ядролық энергетика болмақ. Термоядролық
реакция (дербес жағдайда сутек бомбасында және жұлдыздарда жүзеге асырыла-
л
32
∑
ЛАВАЛЬ СОПЛОСЫ – ЛЮМИНОФОР
623
тын) лазерлік сәулемен жүзеге асырыла алады (алдын ала қуатты электр разряды-
мен жоғары температуралы плазма алынбастан).
Аз қуатты лазер сәулесі көздің қабатталған торлы қабатына шоғырлап тоғыстау
(фокустау) арқылы ауыртпай сылып тастай алады. Лазер ауырған тісті ауыртпай
бұрғылап тесе алады. Өнеркәсіпте лазерлер металл табақтарды және дайындама-
ларды кесуге және тесуге қолданылады, тіптен алмастарды тесуге де қолданылады.
Газды лазер – активті орта ретінде газ пайдаланылатын лазер.
Газдинамикалық лазер – толымдылық инверсиясы асқындыбыстық
жылдамдықпен қозғалатын газдың адиабаттық салқындатылуымен жүзеге асы-
рылатын газды лазер.
Еркін электрондық лазер – еркін релятивті электрондардың кеңістіктік-
периодты электрлік немесе магниттік өрістермен өзараәсерлесу негізінде
оптикалық диапазондардағы толқын ұзындықты (инфрақызыл, көрінетін) сәулелер
тарататын когерентті электрмагниттік генератор.
Инжекциялы лазер – толымдылық инверсиясы үшін заряд тасушылардың
электрондық-кемтіктік ауысу арқылы инжекциялануы пайдаланылатын қатты
денелі лазер.
Қайтақұру лазері – жиілігін сызықтық емес оптикалық қасиеттері болатын
ортадан өткізіп өзгертуге болатын когерентті оптикалық сәуле көзі.
Қатты денелі лазер – активті орта ретінде қатты дене пайдаланылатын лазер.
Химиялық лазер – толымдылық инверсиясы химиялық реакциялар нәтижесінде
пайда болатын газды лазер.
Эксимерлі лазер – сәуле шығару үшін эксимерлі молекулалардың электрондық
деңгейлері арасындағы ауысулар пайдаланылатын газды лазер.
ЛАЗЕРЛІК АЖЫРАТУ,
изотоптарды лазерлік ажырату – изотоптар-
ды атомдар мен молекулалардың энергия деңгейлерінің изотоптық ығысуына
және лазерлік сәулелердің резонанстық ықпалдарын пайдалануға негізделген
бірінен-бірін айыру әдісі. Лазердің қарқынды монохроматты сәулесі атомдар мен
молекулалардың сәйкес энергетикалық деңгейлері арасында ауысуларды тудыра
отырып, таңдалған изотопты немесе оның атомын иондалуға немесе молекула-
ларды диссоциациялануға дейінгі қоздырылған күйге ауыстырады. Осыдан соң
қоздырылған атомдар мен молекулаларды әртүрлі фазаларға (мысалы, иондарды
– электр өрісімен) немесе химиялық әдістермен бірінен-бірін айыру мүмкін бо-
лады. Изотоптарды лазерлік ажыратуда негізгі екі – көпсатылы және бірсатылы
сұлба қалыптасқан. Көпсатылы ажырату сұлбасында атомдар немесе молекулалар
лазердің резонанстық сәулесімен қоздырылған күйге ауыстырылады, бұлар өзге
бір лазердің әсерімен иондалады немесе молекулалар диссоциацияланады.
