ലേസർ എന്താണ്? ലേസർ ജനറേഷന്റെ തത്വം

ലേസർ മനുഷ്യരാശിയുടെ പ്രധാന കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്, "ഏറ്റവും തിളക്കമുള്ള വെളിച്ചം" എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ, ലേസർ ബ്യൂട്ടി, ലേസർ വെൽഡിംഗ്, ലേസർ കൊതുക് കൊല്ലികൾ തുടങ്ങിയ വിവിധ ലേസർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ നമുക്ക് പലപ്പോഴും കാണാൻ കഴിയും. ഇന്ന്, ലേസറുകളെക്കുറിച്ചും അവയുടെ തലമുറയ്ക്ക് പിന്നിലെ തത്വങ്ങളെക്കുറിച്ചും വിശദമായി മനസ്സിലാക്കാം.

ലേസർ എന്താണ്?

ലേസർ എന്നത് ഒരു പ്രത്യേക പ്രകാശകിരണം സൃഷ്ടിക്കാൻ ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സാണ്. ഉത്തേജിത വികിരണ പ്രക്രിയയിലൂടെ ഒരു ബാഹ്യ പ്രകാശ സ്രോതസ്സിൽ നിന്നോ പവർ സ്രോതസ്സിൽ നിന്നോ ഊർജ്ജം മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഇൻപുട്ട് ചെയ്തുകൊണ്ട് ലേസർ ലേസിംഗ് ലൈറ്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

പ്രകാശം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു സജീവ മാധ്യമവും (വാതകം, ഖരം, ദ്രാവകം പോലുള്ളവ) ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണമാണ് ലേസർ. ലേസറിലെ സജീവ മാധ്യമം സാധാരണയായി തിരഞ്ഞെടുത്തതും പ്രോസസ്സ് ചെയ്തതുമായ ഒരു വസ്തുവാണ്, അതിന്റെ സവിശേഷതകൾ ലേസറിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് തരംഗദൈർഘ്യം നിർണ്ണയിക്കുന്നു.

ലേസറുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന് നിരവധി സവിശേഷ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്:

ഒന്നാമതായി, ലേസറുകൾ വളരെ കർശനമായ ആവൃത്തികളും തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുമുള്ള മോണോക്രോമാറ്റിക് പ്രകാശമാണ്, അവയ്ക്ക് ചില പ്രത്യേക ഒപ്റ്റിക്കൽ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയും.

രണ്ടാമതായി, ലേസർ ഒരു സഹജമായ പ്രകാശമാണ്, പ്രകാശ തരംഗങ്ങളുടെ ഘട്ടം വളരെ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്, ഇത് ദീർഘദൂരങ്ങളിൽ താരതമ്യേന സ്ഥിരതയുള്ള പ്രകാശ തീവ്രത നിലനിർത്താൻ കഴിയും.

മൂന്നാമതായി, ലേസറുകൾ വളരെ ഇടുങ്ങിയ ബീമുകളും മികച്ച ഫോക്കസിംഗും ഉള്ള ഉയർന്ന ദിശാസൂചന പ്രകാശമാണ്, ഇത് ഉയർന്ന സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷൻ നേടാൻ ഉപയോഗിക്കാം.

ലേസർ ഒരു പ്രകാശ സ്രോതസ്സാണ്

ലേസർ ജനറേഷന്റെ തത്വം

ലേസർ ഉത്പാദനത്തിൽ മൂന്ന് അടിസ്ഥാന ഭൗതിക പ്രക്രിയകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു: ഉത്തേജിത വികിരണം, സ്വയമേവയുള്ള ഉദ്വമനം, ഉത്തേജിത ആഗിരണം.

Sഉത്തേജിത വികിരണം

ലേസർ ഉൽപ്പാദനത്തിന് ഉത്തേജിത വികിരണമാണ് താക്കോൽ. ഉയർന്ന ഊർജ്ജ തലത്തിലുള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോൺ മറ്റൊരു ഫോട്ടോണാൽ ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുമ്പോൾ, ആ ഫോട്ടോണിന്റെ ദിശയിൽ അതേ ഊർജ്ജം, ആവൃത്തി, ഘട്ടം, ധ്രുവീകരണ അവസ്ഥ, പ്രചാരണ ദിശ എന്നിവയുള്ള ഒരു ഫോട്ടോൺ അത് പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയെ ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെട്ട വികിരണം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. അതായത്, ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെട്ട വികിരണ പ്രക്രിയയിലൂടെ ഒരു ഫോട്ടോണിന് സമാനമായ ഒരു ഫോട്ടോണിനെ "ക്ലോൺ" ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതുവഴി പ്രകാശത്തിന്റെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

Sസ്വാഭാവിക ഉദ്‌വമനം

ഒരു ആറ്റത്തിന്റെയോ, അയോണിന്റെയോ, തന്മാത്രയുടെയോ ഇലക്ട്രോൺ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ തലത്തിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ തലത്തിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ, അത് ഒരു നിശ്ചിത അളവിലുള്ള ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഫോട്ടോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്നു, ഇതിനെ സ്വതസിദ്ധമായ ഉദ്‌വമനം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. അത്തരം ഫോട്ടോണുകളുടെ ഉദ്‌വമനം ക്രമരഹിതമാണ്, കൂടാതെ പുറത്തുവിടുന്ന ഫോട്ടോണുകൾക്കിടയിൽ ഒരു യോജിപ്പും ഇല്ല, അതായത് അവയുടെ ഘട്ടം, ധ്രുവീകരണ അവസ്ഥ, പ്രചാരണ ദിശ എന്നിവയെല്ലാം ക്രമരഹിതമാണ്.

Sഉത്തേജിത ആഗിരണം

താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലുള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോൺ, അതിന്റേതിന് തുല്യമായ ഊർജ്ജ നില വ്യത്യാസമുള്ള ഒരു ഫോട്ടോണിനെ ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ, അത് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടും. ഈ പ്രക്രിയയെ ഉത്തേജിത ആഗിരണം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ലേസറുകളിൽ, ഉത്തേജിത വികിരണ പ്രക്രിയ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് രണ്ട് സമാന്തര ദർപ്പണങ്ങൾ ചേർന്ന ഒരു അനുരണന അറ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു കണ്ണാടി ഒരു പൂർണ്ണ പ്രതിഫലന ദർപ്പണമാണ്, മറ്റേ കണ്ണാടി ഒരു സെമി റിഫ്ലക്ഷൻ ദർപ്പണമാണ്, ഇത് ലേസറിന്റെ ഒരു ഭാഗം കടന്നുപോകാൻ അനുവദിക്കുന്നു.

ലേസർ മാധ്യമത്തിലെ ഫോട്ടോണുകൾ രണ്ട് കണ്ണാടികൾക്കിടയിൽ മുന്നോട്ടും പിന്നോട്ടും പ്രതിഫലിക്കുന്നു, ഓരോ പ്രതിഫലനവും ഉത്തേജിത വികിരണ പ്രക്രിയയിലൂടെ കൂടുതൽ ഫോട്ടോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, അതുവഴി പ്രകാശത്തിന്റെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ കൈവരിക്കുന്നു. പ്രകാശത്തിന്റെ തീവ്രത ഒരു പരിധി വരെ വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, ഒരു അർദ്ധ പ്രതിഫലന കണ്ണാടിയിലൂടെ ലേസർ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.