Laser light effects

1. O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O‘RTA-MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
MIRZO ULUG‘BEK NOMIDAGI
O‘ZBEKISTON MILLIY UNIVERSITETI
FIZIKA FAKULTETI
F-1903-guruh talabasi
Toshqo’rg’onov Javohir Faxriddin o‘g‘lining
Lazer fizikasi fanidan
Lazer nuri ta’sirining fizikaviy, kimyoviy ba biologik
mexanizmlari
mavzusida tayyorlagan
KURS ISHI
Qabul qildi:
Toshkent-2023

2. Mundarija
Kirish 3
1 Lazer nuri ta’sirining fizikaviy mexanizmlari 4
1.1 Nochiziqli optik jarayonlar . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Nochiziqli optik jarayonlarni vujudga kelishi . . . . . . . . 5
1.3 Muhitdagi jarayonlar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2 Lazer nuri ta’sirining kimyoviy mexanizmlari 12
2.1 Yorug’lik nuri ta’sirida yuz beradigan jarayonlar . . . . . . 13
2.2 Lazer bilan nurlantirilgan jismdagi kimyoviy jarayonlar . . 14
2.3 Fotokimyoning asosiy qonunlari . . . . . . . . . . . . . . . 16
3 Lazer nurlari ta’sirining biologik mexanizmi 21
3.1 Lazer nurlari ta’siri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Termal effektlar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3 Issiqlik tashish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Xulosa 31
Foydalanilgan adabiyotlar 32
2

3. Kirish
Lazer 20-asrning eng yuqori texnologik yutuqlaridan biri sifatida tan olin-
gan va texnologiyada unga ta’sir qilmaydigan kam sonli sohalar mavjud.
U tibbiyotda, sanoatda va o’yin-kulgida optik tolali aloqa, CD, CD-ROM
va DVD disklari paydo bo’lishida muhim rol o’ynaydi. tijorat samoly-
otlari uchun navigatsiya texnikasi. Lazer - Radiatsiyaning stimulyatsiya
qilingan emissiyasi orqali yorug’likni kuchaytirish so’zining qisqartmasi.
Lazer yorug’lik manbai, ammo u boshqa yorug’lik manbalaridan farq qi-
ladi. Lazer tor chastota diapazoniga ega bo’lgan yuqori intensivlikdagi va
o’ta yo’naltirilgan nurni hosil qiladi. Lazerlar yorug’lik nuriga qaraganda
kuchli elektromagnit nur sifatida ko’proq qo’llaniladi.
Kurs ishi mavzusining dolzarbligi Lazer nuri moddadan o’tganda qan-
day ta’sir ko’rsatishi, qanday sochilish yoki yutilish jarayonlari muhim
hisoblanadi. Chunki lazer nuri oddiy nurlarga o’xshamagan yuqori quv-
vatli nur. Lazer nuri tibbiyotda va texnikada ko’p qo’llaniladi. Shuning
uchun lazer nuri ta’sirining fizikaviy, kimyoviy ba biologik mexanizmlarini
o’rganish juda muhimdir.
Kurs ishining maqsadi Lazer nurlari moddadan o’tganda qanday fizik,
kimyoviy va biologik jarayonlar bo’lishini o’rganish.
Kurs ishining vazifalari Lazer nurlari moddadan o’tganda qanday fizik
jarayonlar bo’lishi, modda tarkibini kimyoviy o’zgarishi va organizmga
tushganda qanday biologik jarayonlar bo’lishini tushunturish.
Kurs ishining hajmi Kurs ishi nechta qismdan tashkil topganligi, nechta
rasm va jadvallardan foydalanilganligi, foydalanilan adabiyotlar soni keltir-
iladi.
3

4. 1 Lazer nuri ta’sirining fizikaviy mexanizmlari
Lazer nuri yuqori yorug’lik intensivligi bilan tavsiflanadi. Yuqori yorug’lik
intensivligida esa chiziqli optika qonunlari ishlamaydi. Nochiziqli optika
yuqori yorug’lik intensivligida (yorug’likning elektr maydoni 108
V/m dan
katta bo’lganida ) kuzatiladi. Bu jarayonlar esa lazerlar tomonidan ta’minlanadi.
Chiziqli bo’lmagan optikada superpozitsiya printsipi endi amal qilmaydi.
1.1 Nochiziqli optik jarayonlar
Chiziqli bo’lmagan optika yorug’likning chastotasi , polarizatsiyasi, fazasi
yoki yo’li kabi xususiyatlarning chiziqli bo’lmagan javobini tushuntiradi.
Ushbu chiziqli bo’lmagan o’zaro ta’sirlar ko’plab optik hodisalarni keltirib
chiqaradi:
• Ikkinchi garmonik avlod
• Uchinchi harmonik avlod
• Yuqori harmonik avlod
• Sum-chastota generatsiyasi, ikkita boshqa chastotalar yig’indisi bo’lgan
chastotali yorug’lik hosil bo’lishi.
• Farqi-chastotani hosil qilish, boshqa ikkita chastota o’rtasidagi farq
bo’lgan chastotali yorug’lik hosil bo’lishi.
• Optik parametrik kuchaytirish,
• Optik parametrik tebranish,
• Yarim garmonik avlod , signal va bo’sh ishlovchi bitta chastotada de-
generatsiyalanishidagi holatlar
• Optik rektifikatsiya, kvazistatik elektr maydonlarini hosil qilish.
• Erkin elektronlar va plazmalar bilan chiziqli bo’lmagan yorug’lik mod-
dalarining o’zaro ta’siri, Boshqa chiziqli bo’lmagan jarayonlar
• Optik Kerr effekti
• O’z-o’zini fokuslash , optik Kerr effekti (va, ehtimol, yuqori tart-
ibli nochiziqlar) tufayli yuzaga keladigan ta’sir , intensivlikning fazoviy
o’zgarishi natijasida sinishi indeksida fazoviy o’zgarishlarni keltirib chiqaradi.
4

5. • O’z-o’zini fazali modulyatsiya, optik Kerr effekti (va, ehtimol, yuqori
tartibli nochiziqlar) tufayli, intensivlikning vaqtinchalik o’zgarishi nati-
jasida sinishi indeksida vaqtinchalik o’zgarishlarni keltirib chiqaradigan
ta’sir.
• O’z-o’zidan diffraktsiya, potentsial energiya uzatish bilan ko’p to’lqinli
aralashtirish jarayonida nurlarning bo’linishi.
• O’zaro fazali modulyatsiya, bu erda yorug’likning bir to’lqin uzunligi
optik Kerr effekti orqali yorug’likning boshqa to’lqin uzunligi fazasiga ta’sir
qilishi mumkin.
• To’rt to’lqinli aralashtirish boshqa nochiziqliliklardan ham kelib chiqishi
mumkin.
• Ozaro qutblangan tolqin hosil qilish,
• Raman sochilishi
• Optik faza konjugasiyasi .
• Stimullangan Brillouin tarqalishi , fotonlarning akustik fononlar bilan
o’zaro ta’siri
•Ko’p fotonli yutilish , ikki yoki undan ortiq fotonlarning bir vaqtning
o’zida yutilishi, energiyani bitta elektronga o’tkazish.
• Ko’p fotoionizatsiya , bir foton bilan bir vaqtning o’zida ko’plab bog’langan
elektronlarni olib tashlash.
1.2 Nochiziqli optik jarayonlarni vujudga kelishi
Nochiziqli effektlar sifat jihatidan farq qiluvchi ikkita toifaga bo’linadi:
parametrik va parametrik bo’lmagan effektlar. Parametrik chiziqli bo’lmaganlik
- bu optik maydon bilan o’zaro ta’sir qilish natijasida chiziqli bo’lmagan
materialning kvant holati o’zgarmaydigan o’zaro ta’sir. Natijada, jarayon
”bir zumda” bo’ladi. Optik maydonda energiya va impuls saqlanib qoladi,
bu esa fazalarni moslashtirish va qutblanishga bog’liq bo’ladi.
Elektromagnit maydonlarning ta’siriga muhitning javobi, bu uning op-
tikligini belgilaydi. Bunga P qutblanih vektori sabab bo’ladi. Odatda P
elektr vektori hisoblanadi, elektr degan ma’noni anglatadi. Moddaning
5

6. qutblanishi tashqi maydonlar ta’sirida zaryadlarning siljishi tufayli sodir
bo’ladi. Agar ular kuchsiz bo’lsa, unda Pch induktsiyalangan qutblanish
elektr quvvatiga proportsional bo’ladi. Agar moddaga monoxromatiklarn-
ing diskret to’plamini o’z ichiga olgan elektromagnit maydon ta’sir qilsa wj
chastotali to’lqinlar wj va to’lqin vektorlari kj , keyin chiziqli polarizatsiya
ham bir xil chastotalar va to’lqin vektorlari bo’lgan to’lqinlar yig’indisidir,
ya’ni chiziqli optikada superpozitsiya printsipi amal qiladi. Shunday qilib,
dielektrik. zaif sohalarda moddaning o’tkazuvchanligi faqat maydon chas-
totasi va uning qutblanish holatiga bog’liq va uning amplitudasiga (va
intensivligiga) bog’liq emas.
Chiziqli bo’lmagan materialdagi to’lqin tenglamasi. Izotropik fazodagi
Maksvell tenglamalaridan boshlab , erkin zaryadga ega bo’lmagan holda
shuni ko’rsatish mumkinki,
∇ ∗ ∇ ∗ E +
n2
c2
∂2
∂t2
E = −
1
ϵ0c2
∂2
∂t2
PNL
(1)
Agar maydonlar yetarlicha kuchli bo’lsa, ular tomonidan yuzaga keladi-
gan zaryadlarning siljishi maydonning chiziqli bo’lmagan funktsiyasi bo’lib
chiqadi, bu esa qutblanishning chiziqli bo’lmaganligiga olib keladi. Polar-
izatsiya vektorining chiziqli bo’lmagan xatti-harakati elektr quvvati nuqtai
nazaridan bir qator kengayishlar yordamida taxminan tasvirlanishi mumkin.
PNL
= χ2
E2
+ χ3
E3
(2)
koeffitsientlar χ2
va χ3
mos ravishda 3 va 4-darajali tenzorlar bo’lgan 2 va 3-
tartiblarning nochiziqli qabul qiluvchanlik. Nochiziqli muhitga tushganda
chastotalari w1 va w2 va to’lqin vektorlari k1 va k2
E = E(w1) + E(w2) = e1A1 exp{i(w1tk1r)} + e2A2 exp{i(w2tk2r)} (3)
(ej to’lqinning birlik polarizatsiya vektori, j = 1 , 2) kvadratik nochiziqli
bo’lganligi sababli, chastotalarda qutblanish to’lqinlari hosil bo’ladi.2wj,w1+
w2 mos keladigan to’lqin vektorlari bilan 2kj va k1 + k2 :
P2
(w) = χ2
(w) ∗ E(w1)E(w2) (4)
6

7. χ2
(w) boshlang’ich to’lqinlarning chastotalariga va natijada paydo bo’ladigan
chastotaga bog’liq. Yangi polarizatsiya to’lqinlari birlashtirilgan chasto-
talarda elektromagnit to’lqinlarni chiqaradigan taqsimlangan manbadir.
Shunday qilib, chiziqli bo’lmaganligi sababli superpozitsiya printsipi buzi-
ladi. Agar w1 = w2, keyin nol chastotada chiziqli bo’lmagan polarizatsiya
sodir bo’ladi. Misol uchun, agar kuchli yorug’lik nurlari piezokristaldan
o’tsa, u holda doimiy kuchlanish paydo bo’ladi.
Xuddi shunday, kubik muhitda to’lqinlarning uchta chastotasining kom-
binatsiyasi bo’lgan chastotalarda polarizatsiya to’lqinlarining shakllanishi
uchun javobgardir. w1 + w2 + w3 to’lqin vektorlari bilan k = k1 + k2 + k3
P3
(w) = χ3
(w) ∗ E(w1)E(w2)E(w3) (5)
χ3
(w) kubik qabul qiluvchanlik. Eng asosiy narsa optik hisoblashda mikrostruk-
turaviy yondashuv bo’ladi. Bunday holda, moddaning qutblanishi elemen-
tar elimentlarning (atomlar, molekulalar va boshqalar) maydon indukt-
siyali dipol momentlarining yig’indisi sifatida qaraladi:
p = αE + α2
E2
+ α3
E3
+ ... (6)
αn
-tartibdagi atomik (yoki molekulyar) qutblanish tenzorlari bolib, boglan-
gan elektronlarning reaksiyasini xarakterlaydi. Keyin moddaning sezu-
vchanligi orientatsiyalar bo’yicha o’rtacha olingan qutblanish qobiliyati
bilan ifodalanadi: Shuning uchun, elektron hissa qo’shimcha ravishda,
makroskopik nochiziqlilik javob maydonning anizotrop molekulalarning yo’nalishiga
ta’siri (chiziqli bo’lmaganlikning orientatsion mexanizmi), shuningdek ikkinchi
holda, χn
molekulalarni kuchliroq maydon hududiga qaytarish bilan bog’liq
elektrostriktiv mexanizm va optik muhitni isitishga asoslangan termal mex-
anizm bo’ladi. Kvant mexanikasi yondashuvi shuni ko’rsatadiki, ko’p to’lqinli
o’zaro ta’sirlar uchun mas’ul bo’lgan nochiziqli ta’sirlar multifoton jaray-
onlariga asoslangan. Shunday qilib, kvadratik chiziqli bo’lmaganlik uch
fotonli jarayonlar natijasida hosil bo’ladi, bunda modda bir harakatda en-
ergiya bilan ikkita fotonni yutadi.
7

8. Multifoton o’tishning yakuniy kvant holati boshlang’ich holatga to’g’ri
keladigan jarayonlar kogerent deb ataladi, chunki o’zaro ta’sir qiluvchi
to’lqinlarning fazalari bir-biriga qattiq bog’langan bo’lib chiqadi. Bun-
day jarayonlar parametrik deb ham ataladi. Bu holda to’lqinlarning o’zaro
ta’siri muhit parametrlarining modulyatsiyasi bilan bog’liq, ammo to’lqinlar
orasidagi energiya almashinuvi oxir-oqibat energiyani (va shuning uchun
impulsni) muhitga o’tkazmasdan sodir bo’ladi. Kvadrat chiziqli bo’lmagan
muhitda o’zaro ta’sirning deyarli barcha jarayonlari parametrikdir: Gar-
monikalarni yaratish, optik chastotalarni qo’shish va ayirish jarayonlari,
radiatsiya, parametrik kuchaytirish va hosil qilish va boshqalar. Atrof-
muhit o’z energiyasini o’zgartiradigan jarayonlar ya’ni nochiziqli o’zaro
ta’sir natijasida paydo bo’lgan holat, noparametrik deb ataladi, multifo-
tonli yutilish, to’yinganlik effekti, stimulyatsiyalangan sochilishning eng
oddiy variantlari.
Qabul qiluvchanlik tensorining spektral komponentlari χ2
(w) tez (elek-
tron) nochiziqli ta’sir mexanizmlari bilan bog’liq , buning uchun τn < wj =
10−14
s−1
. Bu jarayonlar dielektrikning modulyatsiyasiga olib keladi. Ular-
dan eng muhimi, birlashtirilgan optikaning rezonanssiz javobidir. Shun-
day qilib, chiziqli bo’lmagan qabul qiluvchanik kattaligidagi farq deyarli
χ3
darajaga etadi. Miqdoriy hisoblash o’ziga xos kristallar uchun ko’p
hollarda χ2
yarim fenomenologik asoslanadi. Simmetriyaga ega bo’lgan
kristallarda va suyuqliklarda χ2
=0
Kubik chiziqli bo’lmagan sezuvchanlik χ3
deyarli har qanday muhitda
noldan farq qiladi, shu jumladan sentrosimmetrik: gazlar, suyuqliklar,
amorf va kristallar uchun ham. χ3
o’zaro ta’sirlar natijasida, maydon
yuqori garmonik va kombinatsiya chastotalarida chiziqli bo’lmagan qut-
blanishning keng spektrini qo’zg’atadi:3w1, 3w2, 2w1 + 2w2, 2w2 + 2w1 va
h.k. Bu holda nochiziqli qabul qiluvchanlik xossalari 3
va o’zaro ta’sir
jarayonlarining xarakteri asosan rezonanslarning mavjudligi yoki yo’qligiga
bog’liq. Agar chastotalardan w bir fotonli rezonans yoki chastotalar birik-
masi yaqinida bo’lib chiqadi w1 + w2 ikki fotonli rezonansga yaqin bo’lsa
, keyin qutblanish qobiliyati keskin oshadi va murakkab miqdorga aylanadi.
8

9. Bunday hollarda o’zaro ta’sir jarayonlari murakkablashadi. Masalan, parametrik
ikki fotonli rezonansda 3-garmonikaning hosil bo’lish jarayoni ikki fotonli
yutilish va stimulyatsiya qilingan Ramanning tarqalishi jarayonlari bilan
birga keladi.
1.3 Muhitdagi jarayonlar
Kubik nochiziqli muhitda yorug’lik impulslari va to’rtta to’lqinli o’zaro
ta’sirlar natijasida nurlarning o’z-o’zidan ta’sirining natijasi paydo bo’ladi.
Sinishi ko’rsatkichining chiziqli bo’lmasligi mexanizmlarining xilma-xilligi
va bo’shliqlarni samarali boshqarish imkoniyati. uzunlamasına va ko’ndalang
o’zaro ta’sirlarning xususiyatlari (spektrning kengligi, yorug’lik maydonin-
ing intensivligini o’zgartirish orqali) bunday muhitda turli xil chiziqli bo’lmagan
effektlarni amalga oshirishga imkon beradi.
Haqiqiy chiziqli bo’lmagan sinishi indeksiga ega bo’lgan muhitda yorug’lik
nurlari va yorug’lik impulslari o’z-o’zidan fazali modulyatsiyani boshdan
kechiradi, bu dispersiya va sinishi tufayli ularning shaklini o’zgartiradi.
Garmonik yorug’lik impulsi kubik-chiziqli bo’lmagan muhitda tarqalganda,
fazaga intensivlikka bog’liq qo’shilish va natijada chastota modulyatsiyasi
sodir bo’ladi. Natijada, impulsning chastota spektri kuchli kengaytiril-
ishi mumkin. Oddiy guruh tezligi dispersiyasi bo’lgan muhitda bu im-
pulsning tez tarqalishiga olib keladi. Agar dispersiya anomal bo’lsa, u
holda impulsning dumida to’plangan yuqori chastotali komponentlar im-
puls old tomonida to’plangan past chastotali komponentlardan o’tib ke-
tadi. Natijada, puls siqiladi - o’z-o’zidan siqilish yoki o’z vaqtida o’z-
o’zini qaratish sodir bo’ladi. Chastotali modulyatsiya bilan impulslarni
kuchaytirish texnikasidan foydalanish kuchli juda qisqa yorug’lik impul-
slarini olish uchun asos bo’ldi.
Xuddi shunday hodisalar kuchli yorug’lik nurlari muhitda tarqalganda
paydo bo’ladi. n2 > 0 muhitdagi taqsimoti fazali modulyatsiyaga olib
keladi. O’z-o’zini yo’naltiruvchi vositaning ko’rib chiqilayotgan holatida,
9

10. 1-rasm. n2 > 0 muhitdagi taqsimot.
faza tezligi
vf =
c
n0 + n2I
(7)
nurning markazida qaraganda kamroq. Fazoviy o’z-o’zini fazali modulyat-
siya maydonning ko’ndalang bir xilsizligini kuchaytiradi, bu esa, o’z nav-
batida, faza jabhasining egri chizig’ining (chiziqsiz sinishi) oshishiga olib
keladi. Natijada, o’z-o’zini yo’naltirish ko’chkiga o’xshash xususiyatga ega.
Biroq, chiziqli bo’lmagan sinishi diffraktsiya bilan cheklanishi mumkin.
Chiziqli bo’lmagan sinishi va diffraktsiya ta’sirining tengligi Gauss lazer
nurining kuchida erishiladi Pkr = (1.22λ)2
c
128n2
. P > Pkr da chiziqli bo’lmagan
sinishi diffraktsiyani bostiradi, nur qisqarishda davom etadi. O’z-o’zini
yo’naltirish jarayonining paydo bo’ladi.
Nochiziqli muhit n2 < 0 da defokuslash xususiyatlariga ega: undagi
ikkala ta’sir, diffraktsiya va o’z-o’zidan fokuslanish, nurning kengayishiga
10

11. olib keladi. Kvadrat-chiziqli bo’lmagan muhitda yuqori quvvatli nurlarning
uch chastotali o’zaro ta’sirida o’zaro defokuslanish hodisasi sodir bo’lishi
mumkin.
Pulsning o’z-o’zidan siqilishi holatida diffraktsiya effektining rolini dis-
persli tarqalish o’ynashi mumkin. Bunda kubik-chiziqli bo’lmagan muhitda
optik soliton - tarqalish vaqtida o’z shaklini o’zgartirmaydigan impuls hosil
qilish mumkin. Agar chiziqli bo’lmagan muhit rezonatorga joylashtirilsa, u
holda chiziqli bo’lmagan optik jarayonlar boshqa bir qator hodisalar bilan
birga bo’lishi mumkin: optik ko’rinishi. gisterezis, optik bistabillik, avlod
dekompsiyasi, ikki o’lchovli tuzilmalar va boshqalar.
Bir hil anizotrop kristallardagi o’zaro ta’sir qiluvchi to’lqinlar o’rtasida
samarali energiya almashinuvi faqat fazalar mos kelishi bilan sodir bo’lishi
mumkin. Lekin xuddi shunday energiya almashinuvi chiziqli yoki chiziqli
bo’lmagan sezgirlikning fazoviy modulyatsiyasi bo’lgan kristallarda ham
mumkin. Odatda ular muntazam domen tuzilishiga ega kristallar deb
ataladi. Ushbu kristallarda to’lqin vektorlarining fazaviy mos kelmasligi
(∆k ̸= 0) teskari chiziqli (yoki chiziqli bo’lmagan) panjara vektori bilan
kompensatsiyalanishi mumkin, ya’ni kvazinxronizm sharti amalga oshiril-
ishi mumkin. Bunday holda, to’lqinlarning o’zaro ta’siri kvazinxron deb
ataladi. Kvazifazali moslashuv sharti chastota dispersiyasi bilan bog’liq
bo’lgan kristallarning kamchiliklarini haqiqatda bartaraf etishga imkon beradi.[1]
11

12. 2 Lazer nuri ta’sirining kimyoviy mexanizmlari
Fotokimyoviy reaktsiyalar - past intensivlikdagi yorug’lik bilan faollashtir-
ilgan metabolik jarayonlar. O’zaro ta’sir, so’rilgan nurlanish foton en-
ergiyasi hn kvant tizimini yuqori kvant holatiga aylantirish uchun etarlicha
yuqori bo’lganda sodir bo’ladi , bu esa keyinchalik kimyoviy reaktsiyalarni
keltirib chiqaradi. Yuqori energiya darajasiga ega bo’lgan elektronlar ularni
atom yadrosi bilan bog’laydigan kuchlarni osonlikcha engishadi. Bunday
hayajonlangan atomlar yoki molekulalar atrofdagi to’qimalar molekulalari
bilan osongina reaksiyaga kirishadi, elektron almashish yoki almashish kabi
ta’sirlar sodir bo’ladi. Fotokimyoviy o’zaro ta’sirlarni keltirib chiqaradigan
lazer nurlanishining asosiy jismoniy xususiyatlariradiatsiya to’qimalarning
yuqori qatlamlarida aniq o’zaro ta’sir qilishi kerakligi talabidan kelib chiqadi.
Shuning uchun ko’rinadigan hududda (yorug’lik suv tomonidan so’rilmaydigan)
nurlanish hosil qiluvchi lazerlar (ya’ni He-Ne (to’lqin uzunligi l = 0,635 l
= 0,632 mkm), yarim o’tkazgich kabi gaz lazerlari ishlatiladi. diodli laz-
erlar ( l 0,7 - 0,9 mkm) va boshqalar). Quvvat zichligi va o’zaro ta’sir
qilish vaqtiga kelsak, juda past qiymatlar (odatda 1 Vt / sm 2 ) va mil-
lisekundlardan (10 - 6 s) doimiy ekspozitsiyagacha davom etadigan uzoq
ta’sir qilish vaqtlari qo’llaniladi ( 1.2-rasmga qarang). mkm), Rodamin
bo’yoq lazerlari ( ). Kam quvvat zichligi to’qimalarda haroratning ahamiy-
atsiz ko’tarilishini ta’minlashi kerak, uzoq ta’sir qilish vaqti esa so’rilgan
fotonlar sonini oshirishi kerak.
Fotokimyoviy o’zaro ta’sirlar fotosensitiv vositalarni qo’llashga asoslan-
gan fotodinamik terapiyada juda muhim rol o’ynaydi (batafsilroq ). Ushbu
agentlar tez ko’payadigan hujayralarda (ya’ni o’simtada) to’planadi va mos
keladigan to’lqin uzunligi bilan lazer nurlari ta’siridan so’ng ular o’simta
hujayrasini yo’q qilishga olib keladi. Fotokimyoviy o’zaro ta’sirning ikkinchi
qo’llanilishi biostimulyatsiya jarayonlarida, masalan, yaralarni davolash va
yallig’lanishga qarshi qo’llashda. Ushbu ilovalar uchun fotokimyoviy o’zaro
ta’sirlarning muvofiqligi o’rganildi va ulardan ba’zilari muntazam ravishda
qo’llaniladi
12

13. 2.1 Yorug’lik nuri ta’sirida yuz beradigan jarayonlar
Fotokimyoviy o’zgarishlar juda turli-tumandir. Modda polimerlanishi, ya’ni
boshlang’ich maxsulot atomlari yoki molekulalarining kompleksidan ibo-
rat bo’lgan molekulalar paydo bo’lishi mumkin; masalan, qizil fosforning
sariq fosfordan paydo bo’lishi hodisasi shular qatoriga kiradi. Qizil fos-
for sariq fosfordan bir qator ximiyaviy va fizik xususiyatlari bilan farq qi-
ladi va sariq fosforni uzoq vaqt davomida (qisqa to’lqinli yorug’lik bilan)
yoritish natijasida vujudga keladi; fosforning polimerlanishiga yorug’lik
nurining ta’sirisiz masalan, qattiq qizdirish yoki ba’zi ximiyaviy reaksiyalar
orqali ham erishish mumkin. Yoruglik nuri ta’sirida murakkab moleku-
lalar tarkibiy qismlarga ajraladi, masalan, ammiak azot va vodorodga yoki
AgBr kumush bromid kumush va bromga ajraladi. Murakkab molekulalar
paydo bo’lishi ham mumkin, masalan, xlor va vodorod aralashmasini er-
itganda vodorod xloridning paydo bo’lish reaksiyasi shunday shiddat bi-
lan o’tadiki, hatto portlash yuz beradi. Fotoximiyaviy reaksiyalarning
ko’pchiligi tabiat va texnikada muhim akamiyatga ega. Eng katta ax-
amiyatga ega bo’lgan reaksiya bu o’simliklarning yashil qismlaridagi kar-
bonat angidridning yoruglik ta’sirida fotoximiyaviy parchalanish reaksiya-
sidir. Bu reaksiya shuning uchun ham ulkan axamiyatga egaki, Yerdagi
organik hayotning uzoq vaqt mavjud ekanligiga sababchi bo’lgan uglerod-
ning tabiatda aylanishini ta’minlab turadi. Xayvonot va o’simliklarning
hayot faoliyati (nafas olishi) natijasida uglerod muttasil ravishda oksidlanib
(CO2 hosil bo’lib) turadi. Uglerodning oksidlanish va organizm tomonidan
o’zlashtiriladigan shakllarga aylanish prosesslari fotoximiyaviy prosesslar
bo’ladi. Yuqori o’simliklar va bir hujayrali organizmlarda yoruglik nuri
ta’sirida karbonat angidridning qaytarilish prosessi
2H2O + CO2 + mhν = CH2O + H2O + O2 (8)
sxema bo’yicha amalga oshirilib, so’ngra CH2O chumoli alidegidining polimer-
lanishi natijasida n (CH2O) ko’rinishdagi molekulalar (uglvodlar) hosil
bo’ladi. Uglevodlar qatoriga ba’zi shakarlar kirib, ularning o’zgarishi nati-
jasida o’simlik to’qimasi tarkibiga kiradigan kraxmal va boshda muhim
13

14. birikmalar paydo bo’ladi, Bunday turdagi fotosintez murakkab moleku-
lalar komplekslarida yuz brib, hozirgi vaqtgacha yaxshi tushunib yetilma-
gan bir ncha ketma-ket o’tadigan prosesslardan iborat bo’ladi. Yorug-
lik nuri bevosita qatnashadigan birlamchi prosess (fotosintezning yorug-
lik stadiyasi) fotonning pigmentlarda (xlorofill va boshqalarda) yutilishi-
dan iborat. Uyg’otish energiyasi molkulalar zanjiri bo’ylab (eksitonlar)
kuchadi va bir qator ximiyaviy reaksiyalarni boshlab bradi (fotosintzning
qorong’ulik stadiyasi). CO2 ning qaytarilish energiyasi 110 kkal/mol (yoki
bir molekula uchun 5 eV) bo’lgani uchun bir dona CH2O molekulasini fo-
tosintez qilishga to’lqin uzunligi xlorofillning maksimal yutishiga mos rav-
ishda 700 nm ga teng bo’lgan kamida uchta kvant krak. Bunday shart
fotosintez prosessining shak-shubxasiz ko’p pog’onali ekanligidan dalolat
beradi. Haqiqatda esa yutilayotgan fotonlarning soni ko’proq va ba’zi hol-
larda sakkizta yoki undan ko’p bo’ladi. Bir qator o’simliklarda boshqacha
fotoximiyaviy reaksiyalar yuz bradi. Masalan, ba’zi bakteriyalar uchun
kislorod zaxar buladi va suvning urniga
2H2S + mhν = CH2O + H2O + 2S (9)
sxma bo’yicha vodorod sulifiddan foydalaniladi va natijada chumoli alidgid
bilan oltingugurt ajralib chiqadi. Buyoqlarning fotoximiyaviy oksidlanishi
natijasida ular rangining uchish hodisalari inson va hayvonlar ko’zida bo’lib
o’tadigan hamda ko’rish jarayonining asosida yotgan prossslarni tushu-
nishda katta axamiyatga ega. Fotoximiyaviy raksiyalarning ko’pchiligi
hozirgi zamonda kimy sanoatida qo’llaniladi, shunday qilib bvosita sanoat
ahamiyatiga ega bo’lib qoldi.
2.2 Lazer bilan nurlantirilgan jismdagi kimyoviy jarayonlar
Exime universitetidagi tadqiqot guruhi intensiv nanosoniyali lazer pulsi bi-
lan induktsiya qilinganida fotoxrom diariletenning suvli nanozarrachalari
kolloidlarida halqani ochish reaktsiyasining keskin kuchayganligini aniqladi
va uning kuchaytirish mexanizmini aniqladi. Topilmalar 2020-yil 4-iyulda
14

15. Chemical Communications jurnalida chop etildi va jurnalning orqa muqo-
vasida paydo bo‘ldi. Qattiq jismdagi organik molekulalar cheklangan molekul-
yar harakatlar/tebranishlar va qo’shni molekulalar orasidagi elektron o’zaro
ta’sirlar tufayli eritmadagi molekuladan boshqacha muhitga ega. Organik
qattiq moddalar eritmadan turli xil fotokimyoviy reaktsiyalar va fotofizik
xususiyatlarni ko’rsatishi kutilmoqda. Ayniqsa, qattiq jismga ultraqisqa
impulsli lazer kabi yuqori foton zichligi bilan yorug’lik nurlanishi ko’p xro-
moforli va ko’p fotonlar o’rtasidagi o’zaro ta’sirga imkon beradi, bu esa
an’anaviy yorug’lik nurlanishi bilan amalga oshirib bo’lmaydigan yangi fo-
tokimyoviy reaktsiyalarga olib keladi. Ushbu tadqiqotda tadqiqotchilar
organik qattiq namuna sifatida diarileten hosilasiga e’tibor qaratdilar. Bir-
inchi marta Kyushu universiteti professori Irie tomonidan sintez qilingan
diarileten hosilalari rangsiz ochiq shakl va rangli yopiq shakl o’rtasidagi fo-
toinduktsiyali qaytarilishni ko’rsatadi. Fototransformatsiya paytida kimy-
oviy bog’lanishning o’zgarishi nafaqat rangning o’zgarishiga, balki turli
fizik va kimyoviy xususiyatlarning ham tez o’zgarishiga olib keladi.floresan
spektrlari, sinishi indekslari, oksidlanish/qaytarilish potentsiallari va chi-
ral xususiyatlar kabi. Yaqinda dunyodagi ko’plab tadqiqotchilar diarileten
kristallari kengayish/qisqarish, yorug’lik ta’sirida egilish va kıvrılma kabi
shakl o’zgarishlaridan foydalangan holda fotomexanik funktsiyalarni ko’rsatganligini
xabar qilishdi. Shu sababli, diarileten hosilalari keyingi avlod fotoenergiya
konvertatsiya materiali sifatida katta e’tiborni tortmoqda.
Ushbu tadqiqotda tadqiqotchilar qayta tiklash usuli bilan yopiq shakldagi
diarileten hosilasining suvli nanopartikulyar kolloidlarini tayyorladilar va
bir martalik nanosekundli lazer nurlanishidan so’ng yopiq shakldan ochiq
shaklga halqani ochish reaktsiyasini o’rgandilar.puls (qo’zg’alish to’lqin
uzunligi; 532 nm, Pulsning davomiyligi; 6 ns). Natijada, nanozarrachalarn-
ing reaksiya rentabelligi lazer oqimi bilan uchinchi darajali o’sishni ko’rsatdi,
eritma esa monoton ravishda oshdi. Ya’ni, tadqiqotchilar birinchi marta
nanosekundlik lazer zarbasi bilan reaksiya hosildorligining chiziqli bo’lmagan
o’sishi faqat nanozarrachada kuzatilganligini aniqladilar. Kuchaytirilgan
halqani ochish reaktsiyasining mexanizmini barqaror holat va vaqt bilan
15

16. aniqlangan spektroskopiya natijalari asosida nano-miqyosdagi fototermik
konversiya va nanozarrachadagi fotokimyoviy reaktsiya bilan birgalikda
”fotosinergetik effekt” bilan izohlash mumkin edi.
Oddiy harorat effektidan farqli o’laroq, nanometrli lazerli isitish effekti,
ya’ni qo’zg’atilgan molekulaning fototermik konversiyasi va nanometr uzun-
lik shkalasida issiqlik o’tkazuvchanligi muhim rol o’ynaydi. Qisqacha ayt-
ganda, ns impulsda bitta foton tomonidan qo’zg’atilgan yopiq shaklli molekula
atrofdagi molekulalarni qizdirdi ( yuqori haroratli ko’p molekulalardan ib-
orat issiq klaster hosil qiladi) . Issiq klasterdagi boshqa molekula bir xil im-
pulsning boshqa fotonini o’zlashtirganda, kuchaygan halqani ochish reakt-
siyasi shunday vaqtinchalik yuqori harorat sharoitida sodir bo’ladi.
Bu jarayon ko’p xromofor va ko’p foton o’rtasidagi o’zaro ta’sirga bog’liq
bo’lib, u yuqori molekulyar zichlikka ega bo’lgan organik qattiq moddaning
va yuqori foton zichligiga ega bo’lgan ns lazer impulsining birikmasidan ke-
lib chiqishi mumkin. Ushbu natijalar qattiq fotofunktsional materiallarning
lazer ta’sirida yangi reaktsiyalariga xos bo’lgan ”fotosinergetik reaktsiya”
ni tushunishni chuqurlashtiradi.
2.3 Fotokimyoning asosiy qonunlari
Yorug’likning fotoximiyaviy ta’siri allaqachonlar yorug’likning yutilishi bi-
lan taqqoslangan va faqat yutilgan yorug’lik fotoximiyaviy ta’sir ko’rsata
olishi aniqlangan edi. Masalaning miqdoriy tomoniga kelsak, bir qator
olimlarning tekshirishlari natijasida fotoximiyaviy reaksiyada qatnashgan
moddaning Q miqdori yutilgan yorug’likning Φ oqimiga hamda t yori-
tish vaqtiga, ya’ni yutilgan yorug’lik energiyasiga proporsional, degan fikr
paydo bo’ldi. Bunday fikrlardan dastlabkisi 1782 yilda Senabie tomonidan
bir oz noaniq shaklda aytilgan edi. Kyinchalik bu fikr aniqlandi va asoslandi,
nixoyat, Bunzen va Rosko (1855 y.) xlor va vodoroddan vodorod xlorid-
ning hosil bo’lish reaksiyasini puxta tekshirganlaridan so’ng fotoximiyaning
yuqorida aytib o’tilgan asosiy qonuni aniqlandi. Asosiy qonunga muvofiq,
16

17. fotoximiyaviy reaksiyada qatnashgan moddaning miqdori
Q = kΦt (10)
bo’lib, k proporsionallik ko’paytuvchisining kattaligi bo’layotgan fotox-
imiyaviy reaksiyaning tabiatiga bog’liq. Shunday qilib, k koeffisientning
qiymati reaksiyada qatnashgan moddaning yutilgan energiyaning birligiga
(masalan, bir joulga) to’g’ri keladigan miqdorini aniqlaydi. Fotoximiyaviy
prosesslarni miqdoriy jihatdan tekshirish yorug’lik ta’siridagi birlamchi
prosessda juda ko’p sof ximiyaviy xususiyatga ega bo’lgan yonlama (ikkil-
amchi) prosesslar paydo bo’lishi mumkinligi natijasida ancha og’irlashadi.
Birlamchi prosessgina yutilgan yorug’likning energiyasi hisobiga o’tadi.
Barcha ikkilamchi prosesslarda ximiyaviy o’zgarishlar natijasidagi, ya’ni
atomlarning o’zaro joylashishining o’zgarishi, dmak, sistemaning ichki en-
ergiyasining o’zgarishi natijasidagi aylanishlar bilan ish ko’ramiz. Ikkilam-
chi prosesslarning mavjudligi turli fotoximiyaviy prosesslarning tezliklari
xilma-xil bo’lishini, ya’ni k koeffisientning bir reaksiyadan ikkinchi reak-
siyaga o’tganda minglab va xatto yuz minglab marta o’zgaradigan qiy-
matidagi farqni tushunishga yordam beradi. Yorug’likning ta’sirini ajratib
ko’rsatadigan umumiy qonuniyatlarni albatta birlamchi prosesslarda izlash
zarur bo’lib, bu prosesslargina fotoximiyaviy prosesslar db atalishi krak edi.
Eynshteyn yorug’lik kvantlari gipotzasini aytib (1905 y.) fotoximiyaviy
(birlamchi) prosesslar uchun xos bo’lgan juda sodda qonunga e’tiborni jalb
qildi: yutilgan har bir hν kvantga yorug’likni yutgan bir dona molkulan-
ing o’zgarishi mos kladi (ekvivalentlik qonuni). Bu qonunni birlamchi va
ikkilamchi prosesslarini ajratib bo’ladigan yoki ikkilamchi prosesslar umu-
man bo’lmaydigan reaksiyalardagina tajriba yo’li bilan tekshirish mumkin.
Ikkilamchi prosesslarning ahamiyati eng shiddatli o’tayotgan prosesslarda
katta deb hisoblash tabiiydir. Haqiqatan ham , vodorod xloridning port-
lash bilan bo’ladigan hosil bo’lish prosessida birlamchi prosss xlorning par-
chalanishidangina iborat. Prosessning shiddatli o’tishiga esa ikkilamchi
prossslarning quyidagi tnglamalarga mos bo’lgan zanjiri sababchidir: bir-
17

18. lamchi prosses,
Cl2 + hν = Cl + Cl
ikkilamchi prosseslar,
Cl + H2 = HCl + H
H + Cl2 = HCl + Cl
Agar tasodifiy aralashma yoki idishning devori ajrab chiqqan xlor atom-
ini tortib olishi natijasida zanjir reaksiya uzilmasa, bunday zanjir reak-
siyalarning zanjiri juda uzun (milliondan ko’p) bo’lishi mumkin. Agar
aralashma tarkibiga xlor atomlarini tez tortib oladigan modda kiritilsa,
zanjirning rivojlanishini sun’iy ravishda sekinlashtirish mumkin. Bunday
akseptorning (tortib oluvchining) qo’llanilishi zanjirlarni uzadi va reak-
siyani sustroq tempda, portlashsiz o’tkazish imkoniyatini beradi, Ikkilam-
chi prosesslarni shunday bartaraf qilish yoki, yaxshisi ikkilamchi prosess-
lari yo’q reaksiyalarni o’rganish orqali Eynshteynning qonunini tekshirish
va uning to’g’riligini aniqlash mumkin bo’ldi. Yutilgan monoxromatik
(ν chastotali) yorug’likning miqdorini va reaksiyaga kirgan moddaning
miqdorini o’lchashni talab qiladigan bu turdagi o’lchashlarning dastlabki
eng aniqlanishi 1916 yilda Varburg o’tkazgan edi. AgBr kumush bromid-
ning yoruglik ta’sirida parchalanish reaksiyasi o’rganildi. O’lchashlar yu-
tilgan yorug’likning har bir kvanti kumush bromidning bir dona moleku-
lasini parchalanishi bo’yicha o’tishini ko’rsatdi. Fotonlar nazariyasidan
yorug’likning yutilishi ximiyaviy aylanish uchun jiddiy turtki bo’lishi mumkin-
ligi ko’rinadi. Haqiqatan ham, foton yutishi natijasida molekula hν = 3
2kT
munosabatga muvofiq bir necha 10 ming gradus tempraturadagi issiqlik
harakatining o’rtacha kinetik energiyasiga teng bo’lgan katta miqdorda en-
ergiya oladi.
Qisqa to’lqinli yorug’lik ximiyaviy nuqtai nazardan aktivroq bo’lishi tushu-
narlidir. Bir dona fotonning yutilishi Eynshteyn qonuniga binoan bir dona
molekulaning o’zgarishiga olib kelsa, u holda to’lqinlar orasida hν en-
ergiyasi birlamchi prosess uchun zarur bulgan D aktivasiya energiyasidan
katta bo’lgan to’lqinlargina aktiv bo’la oladi. Bir molekulaning birdaniga
18

19. ikki yoki ko’proq kvant yutish ehtimolligi juda kam bo’lgani uchun aktiv
yorug’likning chegaraviy chastotasini aniqlab beradigan shart quyidagicha
yoziladi.
hν > D
Bu xulosa va Eynshteynning yuqorida tilga olingan ekvivalentlik qonuni
yorug’likning intensivligi qiyosan kam bo’lgan sharoit uchungina to’g’ri
bo’ladi. Agar yoritilganlik yetarli darajada katta bo’lsa, ahvol keskin o’zgaradi.
Yoritilganlik juda katta bo’lganda bir vaqtda ikki, uch va undan ko’p kvant
yutilishi mumkin. Natijada aktivasiya uchun zarur bo’lgan energiyani bir
ncha foton olib kladi va shart tajribaga to’g’ri kelmay qoladi. Ayni bir
molkulaning bir ncha fotonni ktma-kt yutishi ham xuddi shunday natija
bradi. Bir dona fotonni yutgandan so’ng molkula biror uyg’ongan xo-
latga o’tadi, lkin uning enrgiyasi hali ham aktivasiya enrgiyasidan kam
bo’lganligi uchun raksiya bo’lmaydi. Agar tushayotgan fotonlarning oqimi
katta bo’lsa, uyg’ongan holatda bolish vaqti davomida molkula yana bir
fotonni yutishi va enrgiya nuqtai nazaridan yuqoriroq bo’lgan navbatdagi
holatga o’tishi mumkin. Ko’pchilik molkulalarning infraqizil nurlanish fo-
tonlaridan bir ncha 10 tasini ktma-kt yutganligi va hatto dissotsiyalan-
ganligi kuzatilgan. Molkulalarning kup fotonli uyg’otilishi uchun juda
katta quvvatli (10MV t/sm2
va undan ko’p) nurlanish zarur bulib, bunday
imkoniyat lazrlar kashf qilingandan so’nggina paydo buldi. Lazr nurining
monoxromatikligi fotoximiyaviy raksiyalarni ma’lum darajada. boshqar-
ish imkoniyatini bradi. Gap shundaki, ko’p raksiyalarning amalga os-
hishi uchun molkulaning ma’lum erkinlik darajasini yoki ularning kichik
gruppasini uyg’otish kerak. Enrgiyaning erkinlik darajalari bo’yicha tng
taqsimlanish qonuniga asosan qizdirish vaqtida erkinlik darajalarining ham-
masi uyg’onadi. Aksincha, monoxromatik yorug’lik bilan yoritish nati-
jasida bizni qiziqtiradigan ximiyaviy raksiya uchun aktiv bo’lgan erkinlik
darajasigagina ta’sir qilish imkoniyati tug’iladi, Shunday qilib, qizdirish
vaqtida kamroq aktivasiya enrgiyasiga ega bo’lgan boshqa raksiyalar mavjudligi
natijasida kuzatish mumkin bo’lmagan raksiyalarni monoxromatik yorug’lik
19

20. bilan yoritish orqali amalga oshirish mumkin. Reaksiyaga kirayotgan ar-
alashmani nurlantirish intnsivligini o’zgartirib ximiyaviy prosesslarning o’tish
tezliklarini va xokazolarni kontrol qilib turish mumkin.
20

21. 3 Lazer nurlari ta’sirining biologik mexanizmi
Lazer-to’qimalarning o’zaro ta’siri diagnostika va davolash maqsadlarida
biomedikal optikada muhim qo’llanilishi tufayli katta qiziqish uyg’otadi.
Biyomedikal tadqiqotlarda e’tiborga olinishi kerak bo’lgan lazer-to’qimalarning
o’zaro ta’sirining asosiy jihatlari to’qimalarning issiqlik xususiyatlari va
yorug’lik va to’qimalarning o’zaro ta’siri natijasida yuzaga keladigan termal
o’zgarishlardir. Ushbu sharhda yorug’likning turli haroratlarda to’qimalarga
ta’siri muhokama qilinadi. Keyinchalik, issiqlik uzatishni miqdoriy jihat-
dan o’rganishning sezilarli ahamiyati tufayli, ushbu hodisani boshqaruvchi
tenglamalar taqdim etiladi. Nihoyat, termografiya deb ataladigan tibbiy
diagnostika usuli va uning ba’zi qo’llanilishi tushuntiriladi.
2-rasm. Lazer nurlarining ta’siri.
3.1 Lazer nurlari ta’siri
Fotonlar hujayra proliferatsiyasini va shifo jarayonlarini tezlashtirish qo-
biliyatiga ega. Lazer energiyasi hujayra nafas olishining bir qismi bo’lgan
flavinlar va sitoxromlar kabi endogen moddalarni rag’batlantirishi ko’rsatilgan.
So’rilgan energiya erkin kislorodga aylanadi, bu nafas olishni rag’batlantiradi
va mitoxondriyalarda ATP ishlab chiqarishni oshiradi. Keyin ATP ishlab
chiqarilishi DNK va RNK shakllanishini faollashtiradi, bu esa sitoplazmada
21

22. kaltsiy kontsentratsiyasini oshiradi. Bu hujayra bo’linishini oshirish uchun
kerak, shuning uchun shifo jarayoni davom etishi mumkin. LLLT/PBM
ning ta’siri shundaki, lazer nurining energiyasi to’planib, to’g’ridan-to’g’ri
hujayralarga aylanadi va shu bilan kislorodni yuta boshlaydi
1-rasm. Lazer nurini hujayraga ta’siri.
Lazer bilan davolash qon tomirlarining kengayishi, to’qimalarning kislorod-
lanishi, fibroblas sintezining kuchayishi, kollagen biriktiruvchi to’qimalarning
tezlashishi, shuningdek, donador to’qimalarning shakllanishi orqali qon
oqimining oshishiga olib keladi. Bu oxir-oqibat yallig’lanishning kamay-
ishiga, shuningdek, yangi teri va to’qimalarning paydo bo’lishiga olib ke-
ladi. Bundan tashqari, LLLT/PBM bilan davolash limfa drenajiga ijo-
biy ta’sir ko’rsatadi. Makrofaglarni rag’batlantirish ikkilamchi infektsiya
xavfini bartaraf qiladi, bu shifo jarayonida muhim omil hisoblanadi. Umu-
man olganda, lazer nuri - quyidagi ta’sirga ega va o’sish quyidagilarda kuza-
tiladi: Hujayra faoliyati Hujayra metabolizmi ATP ishlab chiqarish Lim-
fotsitlar, leykotsitlar va makrofaglarning mahalliy kontsentratsiyasi Qon
oqimi Kollagen ishlab chiqarish Hujayralarda kislorodni qabul qilish Na-K-
nasos normallashtirildi Hujayra membranasining potentsiali normallashadi
Lazerlar biologiya va tibbiyotda keng qo’llaniladi va aksariyat shifoxon-
alarda diagnostika va terapevtik dasturlar uchun zamonaviy lazer tizimlari
22

23. qo’llaniladi. Tibbiy lazer ilovalari lazer nurlari va to’qimalar o’rtasidagi
o’zaro ta’sir turi bilan belgilanadi. Lazer-to’qimalarning o’zaro ta’sirini
bilish shifokorlar yoki jarrohlarga optimal lazer tizimlarini tanlashda va
ularning terapiya turini o’zgartirishda yordam beradi . Shuning uchun biz
lazer va to’qimalarning o’zaro ta’siri mexanizmlarini ko’rib chiqishga intil-
amiz. Ushbu maqolada biz biologik to’qimalarning issiqlik xususiyatlarini
o’rganish niyatidamiz. Sochni olib tashlash, saraton terapiyasi yoki lazerli
interstitsial termoterapiya (LITT) kabi isitishga asoslangan barcha tibbiy
ilovalar paytida to’qimalarda harorat taqsimoti haqida to’liq ma’lumotga
ega bo’lish maqsadga muvofiqdir. Ushbu harorat taqsimotini o’rganish
biologik to’qimalarning termal xususiyatlari haqida bilimlarni talab qi-
ladi. Biologik to’qimalarda issiqlik energiyasini tashish murakkab jarayon
bo’lib, issiqlik o’tkazuvchanligi, konveksiya, radiatsiya, metabolik faollik
va faza o’zgarishi kabi turli fenomenologik mexanizmlarni o’z ichiga oladi
. Agar biologik to’qima neodimiy qo’shilgan itriyum alyuminiy granatasi
(Nd:YAG) yoki karbonat angidrid (CO2) kabi lazer nurlari bilan yoritilsa.)
lazer, koagulyatsiya, bug’lanish, karbonizatsiya yoki erish kabi bir nechta
effektlarni ko’rish mumkin. Ushbu ta’sirlar lazerning eng yuqori kuchi va
to’lqin uzunligiga, shuningdek, biologik to’qimalarning termal xususiyatlar-
iga bog’liq. InShakllar 1-.-5,5, bu termal effektlar ko’rsatilgan. 1967 yilda
doktor Kelli lazer koagulyatsiyasi haqidagi birinchi maqolani nashr etdi. U
quyonlarda to’r pardasidan oldingi qon ketish uchun lazerni qo’llagan va
u yuqori energiya uchun retinaning asab tolasi yo’q qilinishi mumkinligini
ta’kidlagan 3 . Lazer hujayralar haroratini oshirishi mumkin va bu oqsillar
va kollagenning denatüratsiyasiga olib keladi, bu esa to’qimalarning koag-
ulyatsiyasiga olib keladi va hujayralarni nekrotillashi mumkin. Qizil qon
tanachalari yashil nurni o’zlashtiradi, shuning uchun diabetik ko’zlar uchun
yashil yorug’lik lazeri yaxshi tanlovdir (1-rasm).
23

24. 4-rasm. Kaliy-titanilfosfat neodimiy qo’shilgan itriyum alyuminiy
granatasi (KDPNd: YAG) lazer nurlari bilan diabetik to’r pardaning koag-
ulyatsiyasi.
3.2 Termal effektlar
Tana haroratining ko’tarilishi gipertermiya, koagulyatsiya va boshqa qay-
tarilmas to’qimalar ta’siri kabi bir qator ta’sirlarga olib keladi. Haroratni
oshirib, dastlabki ta’sir gipertermiya hisoblanadi. Odatda 40-50 °C oralig’i
gipertermiya maydoni deb ataladi, uning ichida ba’zi molekulyar aloqalar
vayron bo’ladi va membrana o’zgaradi. Ferment faolligining pasayishi
kuzatiladi. Biroq, bu harorat oralig’idagi ta’sirlar qayta tiklanadi. 60
°C atrofidagi haroratlarda oqsillar va kollagenning denaturatsiyasi sodir
bo’ladi, bu esa to’qimalarning koagulyatsiyasiga olib keladi va hujayralarni
nekrotillashi mumkin.
LITT va epilasyon kabi bir nechta optik muolajalar 60 °C dan yuqori
haroratlarda qo’llaniladi. Yuqori haroratda hujayralar membranasining
o’tkazuvchanligi oshishi bilan kimyoviy konsentratsiyaning muvozanati buzi-
ladi.
Suvning bug’lanishi 100 °C da sodir bo’ladi. Bug’lanish ba’zan termo-
mexanik protsedura deb ataladi, chunki bug’lanish bosqichida to’qimalarning
24

25. 5-rasm. CO2 lazer bilan karbonlashtirilgan inson tishi.
harorati o’zgarmaydi va gaz pufakchalari hosil bo’ladi. Ushbu pufakchalarn-
ing ko’payishi ularning hajmining o’zgarishi bilan birga to’qimalar bo’laklarining
termal parchalanishiga olib keladi. Agar barcha suv molekulalari bug’langan
bo’lsa, uglerod atomlari ajralib chiqadi va qo’shni to’qimalar qorayadi va
teridan tutun ko’tariladi. Bu bosqich karbonizatsiya deb ataladi (4-rasm).
6-rasm.Er:YAG lazeridan 20 ta zarba bilan bug’langan odam tishi (puls
davomiyligi: 90 mikrosekund, puls energiyasi: 100 mJ, 1Hz
Nihoyat, 300 °C dan yuqori haroratda erish sodir bo’lishi mumkin (5-
rasm).1-jadval turli haroratlar uchun jamlangan issiqlik effektlarini tasvir-
25

26. laydi.
1-jadval.Turli haroratlar uchun lazer nurlarining termal effektlari
Harorat Biologik ta’sirlar
37°C Oddiy
45-50 °C Gipertermiya, ferment faolligining pasayishi,hujayraning haraka
60-80 ° C Oqsillar va kollagenning denaturatsiyasi; Koagulyatsiya
100°C Bug’lanish, termal parchalanish (ablatsiya)
100°C dan yuqori Karbonizatsiya
300°C dan yuqori Erish
Shuni ta’kidlash kerakki, 60 °C kritik haroratdir, chunki undan yuqori
haroratlarda yuzaga keladigan ko’pgina biologik ta’sirlar qaytarilmasdir.
3.3 Issiqlik tashish
Lazer energiyasi suv, melanin va qon kabi maqsadlar tomonidan so’rilishi
mumkin. Bu so’rilgan energiya to’qimalarning haroratining ko’tarilishiga
olib keladi. Bu energiyani issiqlik energiyasi sifatida qabul qilish mumkin.
Ochiq to‘qima ichidagi issiqlik manbai S ( r , z , t ) yutilish koeffit-
sienti a va lazer intensivligi I ( r , z , t ) ga bog‘liq.). Shu munos-
abat bilan issiqlik o’tkazuvchanligi va issiqlik konvektsiyasi muhim ahamiy-
atga ega, chunki ular issiqlik energiyasini to’qimalarga o’tkazadilar. Is-
siqlik uzatish fizikasi murakkab; shuning uchun biz faqat ba’zi muhim
natijalarni tushuntiramiz. Muhim parametrlardan biri dam olish vaq-
tidir. Bo’shashish vaqti - bu issiqlik energiyasining to’qimalarga tarqalishi
mumkin bo’lgan vaqt. Bo’shashish vaqti so’nish koeffitsientining funkt-
siyasidir. Bo’shashish vaqtini aniqlashdan oldin, e’tiborga olinishi kerak
bo’lgan yana bir muhim parametr bo’lgan termal penetratsiya chuqurligi
quyidagicha aniqlanadi:
Ztermal(t) =
√
4kt (11)
26

27. 7-rasm.(a) CW Nd:YAG lazer (kuch: 10 Vt, bar: 80 mikron) va (b) Er-
biy qo’shilgan itrium alyuminiy granatasidan 120 impuls bilan koaguly-
atsiyalangan odam shox pardasi bilan koagulyatsiya qilingan wistar kala-
mushning bachadon to’qimalari
Ushbu tenglamada k harorat o’tkazuvchanligi deb ataladi va uning qiy-
mati 2 mos yozuvlar raqamiga ko’ra 1,4 × 10−7
m2
s suv uchun taxmi-
nan bir xil.2-jadvalharorat o’zining eng yuqori qiymatining 63% gacha
pasayadigan masofa sifatida belgilanadigan termal penetratsiya chuqurlig-
ini ko’rsatadi. Ushbu jadval suvning termal-vaqtincha javobini ifodalaydi;
Shuni yodda tutish kerakki, issiqlik 1,0 mikrosekund ichida taxminan 0,7
mikrongacha suvda tarqaladi. 1-sonli ma’lumotnomada ta’kidlanganidek,
27

28. L =1/ a sifatida belgilangan kirish chuqurligi lazer intensivligi maksimal
qiymatining 63% - ga kamaygan masofadir . Tajribalar shuni ko’rsatadiki,
to’lqin uzunligi 3 mikronga yaqin bo’lgan yutilish cho’qqisida suvning bo’shashish
vaqti (τrelax) 1,0 mikrosekundga teng. Agar lazer pulsining davomiyligi
bo’shashish vaqtidan kichik bo’lsa [(τ < τrelax)], issiqlik energiyasi kirish
chuqurligiga tarqala olmaydi; shuning uchun termal effektlar ahamiyat-
siz bo’lishi mumkin. [τ > τrelax] bo’shashganda issiqlik optik penetrat-
siya chuqurligiga qadar tarqalishi mumkin , shuning uchun termal effekt-
lar yoki shikastlanishlar mumkin. τrelax =1 m mezoni 3,0 mikron to’lqin
uzunligi uchun foydalidir, ammo ko’rinadigan lazer nuri uchun t relax
270 soatdan kattaroqdir! Bu g’ayrioddiy emas, chunki suv ko’rinadigan
lazer nuri uchun shaffofdir. Yaqin infraqizil (NIR) lazer uchun dam ol-
ish vaqti 1,0 millisekunddan kichikroq. Turli to’qimalarning bo’shashish
vaqtini quyidagi bog’liqlik bilan hisoblash mumkin: Ushbu tenglamada
k harorat o’tkazuvchanligi deb ataladi va uning qiymati 2 mos yozuvlar
raqamiga ko’ra 1,4 × 10−7
m2
s suv uchun taxminan bir xil.2-jadvalharorat
o’zining eng yuqori qiymatining 63% gacha pasayadigan masofa sifatida
belgilanadigan termal penetratsiya chuqurligini ko’rsatadi. Ushbu jadval
suvning termal-vaqtincha javobini ifodalaydi; Shuni yodda tutish kerakki,
issiqlik 1,0 mikrosekund ichida taxminan 0,7 mikrongacha suvda tarqaladi.
1-sonli ma’lumotnomada ta’kidlanganidek, L =1/ a sifatida belgilangan
kirish chuqurligi lazer intensivligi maksimal qiymatining 63% - ga kamay-
gan masofadir . Tajribalar shuni ko’rsatadiki, to’lqin uzunligi 3 mikronga
yaqin bo’lgan yutilish cho’qqisida suvning bo’shashish vaqti (τrelax) 1,0
mikrosekundga teng. Agar lazer pulsining davomiyligi bo’shashish vaqti-
dan kichik bo’lsa [τ < τrelax], issiqlik energiyasi kirish chuqurligiga tarqala
olmaydi; shuning uchun termal effektlar ahamiyatsiz bo’lishi mumkin. [τ >
τrelax] bo’shashganda issiqlik optik penetratsiya chuqurligiga qadar tarqal-
ishi mumkin , shuning uchun termal effektlar yoki shikastlanishlar mumkin.
τrelax = 1 m mezoni 3,0 mikron to’lqin uzunligi uchun foydalidir, ammo
ko’rinadigan lazer nuri uchun 270 soatdan kattaroqdir! Bu g’ayrioddiy
emas, chunki suv ko’rinadigan lazer nuri uchun shaffofdir. Yaqin infraqizil
28

29. (NIR) lazer uchun relaksatsiya vaqti 1,0 millisekunddan kichikroq. Turli
to’qimalarning bo’shashish vaqtini quyidagi bog’liqlik bilan hisoblash mumkin:
2-jadval. Suvning termal kirib borish chuqurligi
Vaqt Termal harorat chuqurligi Ztermal
1µ s 0.7 µ m
10 µ s 2.2 µ m
100 µ s 7 µ m
1 ms 22 µ m
10 ms 70 µ m
τrelax =
1
5.6 ∗ 10−7a
Issiqlikning ko’pgina tibbiy qo’llanilishi vaqtinchalik bo’lgani uchun to’qimalarning
termal tarqalishi muhim ahamiyatga ega. Keyingi bo’limlarda biz biologik
to’qimalarning muhim termal parametrlari bilan tanishamiz. Yuqorida
aytib o’tilganidek, issiqlik o’tkazuvchanligi va issiqlik konvektsiyasi issiqlik
uzatishning muhim vositasidir. To’qimalarda issiqlik o’tkazuvchanligiga
odatiy misollardan biri qo’shni hujayralar tomonidan issiqlik uzatishdir.
Qon perfuziyasi issiqlik konvektsiyasi uchun vositadir;jadval 3 ba’zi inson
organlarining perfuziya tezligini ko’rsatadi. Shuni ta’kidlash kerakki, bu
perfuziya tezligi birinchi taxminda ahamiyatsiz, ammo uzoq vaqt davom-
ida yoki LITT uchun u muhim rol o’ynaydi.
Issiqlik o’tkazuvchanligini quyidagicha ifodalash mumkin:
J = k∇T
Ushbu tenglamada k issiqlik o’tkazuvchanligi deb ataladi va Vt/mK
birliklarida ifodalanadi. J issiqlik oqimi deb ataladi. 37 °C da issiqlik
o’tkazuvchanligining qiymati 0,63 Vt / mK ni tashkil qiladi. Uzluksizlik
tenglamasiga ko’ra, birlik hajmdagi issiqlik miqdorini vaqt bilan baholash
29

30. 3-jadval. Ba’zi inson a’zolarining qon quyilish tezligi
To’qima Perfuziya tezligi (ml/min g)
yog’ 0.7 0,012-0,015
muskul 0.02-0.07
teri 7 0,15-0,2
miya 0,46-1,0
qalqonsimon bez 4.0
∇J = −
dq
dt
issiqlik oqimining J divergentsiyasi bilan aniqlanadi: Ba’zi matematikadan
keyin quyidagilar olinadi:
∇2
T(r, z, t) = −
p
k
c∂t
∂t
+ S(r, z, t)
5-tenglama issiqlik uzatish tenglamasidir. Biologik to’qimalarda issiqlik
uzatishni ushbu differentsial tenglama bilan modellashtirish mumkin. Manba
atamasi S ( r , z , t ) perfuziya, o’tkazuvchanlik va lazer manbai atamalarini
o’z ichiga oladi. Adabiyotda 1,0 mikrosekundlik pulsning davomiyligi hal
qiluvchi parametr ekanligi va termal effektlar va shuning uchun issiqlik uza-
tish tenglamasini ushbu parametr bilan o’rganish kerakligi ko’rsatilgan.[?].
30

31. Xulosa
Kurs ishida quyidagi xulosalar qilindi:
1. Lazer nuri moddaga tushganda chiziqli optika qoidalari ishlamaydi.
Nochiziqli optika qoidalari bilan tushuntiriladi.
2. Lazer nuri modadaga tushganda sindirish ko’rsatkichi lazer nuri in-
tensivligiga bog’liq bo’ib qoladi.
3.
4. Foydalanilgan adabiyotlar arab raqamlarida 1 dan boshlab raqam-
lanishi kerak ekan
va hokazo))
Natija:
31

32. Foydalanilgan adabiyotlar
1. https://bigenc.ru/physics/text/2257723
2. Boyd, Robert (2008). Nonlinear Optics (3rd ed.). Academic Press
3. Optika. Landsberg
32