लेझर म्हणजे काय? लेझर निर्मितीचे तत्व

लेझर हा मानवजातीच्या महत्त्वाच्या शोधांपैकी एक आहे, ज्याला "सर्वात तेजस्वी प्रकाश" म्हणून ओळखले जाते. दैनंदिन जीवनात, आपल्याला अनेकदा लेझरचे विविध उपयोग पाहायला मिळतात, जसे की लेझर ब्युटी, लेझर वेल्डिंग, लेझर डास मारक यंत्र इत्यादी. आज आपण लेझर आणि त्याच्या निर्मितीमागील तत्त्वांबद्दल सविस्तरपणे जाणून घेऊया.

लेझर म्हणजे काय?

लेझर हा एक प्रकाश स्रोत आहे जो प्रकाशाचा एक विशेष किरण निर्माण करण्यासाठी लेसरचा वापर करतो. लेसर उत्तेजित प्रारणाच्या प्रक्रियेद्वारे बाह्य प्रकाश स्रोत किंवा ऊर्जा स्रोताकडून पदार्थात ऊर्जा घालून लेसर प्रकाश निर्माण करतो.

लेझर हे एक प्रकाशीय उपकरण आहे, जे प्रकाश प्रवर्धित करू शकणाऱ्या सक्रिय माध्यमा (जसे की वायू, घन किंवा द्रव) आणि प्रकाशीय परावर्तकापासून बनलेले असते. लेझरमधील सक्रिय माध्यम हे सहसा निवडलेले आणि प्रक्रिया केलेले पदार्थ असते आणि त्याची वैशिष्ट्ये लेझरची अंतिम तरंगलांबी निश्चित करतात.

लेझरमधून निर्माण होणाऱ्या प्रकाशात अनेक वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म असतात:

सर्वप्रथम, लेझर हे अत्यंत काटेकोर वारंवारता आणि तरंगलांबी असलेला एकवर्णी प्रकाश असतो, जो काही विशेष प्रकाशीय गरजा पूर्ण करू शकतो.

दुसरे म्हणजे, लेझर हा सुसंगत प्रकाश आहे आणि प्रकाश लहरींची कला अतिशय एकसारखी असते, ज्यामुळे लांब अंतरावरही प्रकाशाची तीव्रता तुलनेने स्थिर राखता येते.

तिसरे म्हणजे, लेझर हा अत्यंत अरुंद किरणपुंज आणि उत्कृष्ट केंद्रीकरण असलेला उच्च दिशात्मक प्रकाश असतो, ज्याचा उपयोग उच्च अवकाशीय विभेदन मिळवण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

लेझर हा एक प्रकाश स्रोत आहे

लेझर निर्मितीचे तत्त्व

लेझरच्या निर्मितीमध्ये तीन मूलभूत भौतिक प्रक्रियांचा समावेश असतो: उत्तेजित प्रारण, स्वयंप्रेरित उत्सर्जन आणि उत्तेजित शोषण.

Sउत्तेजित किरणोत्सर्ग

उत्तेजित प्रारण हे लेझर निर्मितीचे रहस्य आहे. जेव्हा उच्च ऊर्जा पातळीवरील इलेक्ट्रॉन दुसऱ्या फोटॉनद्वारे उत्तेजित होतो, तेव्हा तो त्याच फोटॉनच्या दिशेने समान ऊर्जा, वारंवारता, कला, ध्रुवीकरण स्थिती आणि प्रसारणाची दिशा असलेला एक फोटॉन उत्सर्जित करतो. या प्रक्रियेला उत्तेजित प्रारण म्हणतात. म्हणजेच, उत्तेजित प्रारणाच्या प्रक्रियेद्वारे एक फोटॉन तंतोतंत सारख्या फोटॉनची प्रतिकृती तयार करू शकतो, ज्यामुळे प्रकाशाचे प्रवर्धन साधले जाते.

Sउत्स्फूर्त उत्सर्जन

जेव्हा अणू, आयन किंवा रेणूचा इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा पातळीवरून कमी ऊर्जा पातळीवर जातो, तेव्हा तो विशिष्ट ऊर्जेचे फोटॉन उत्सर्जित करतो, ज्याला उत्स्फूर्त उत्सर्जन म्हणतात. अशा फोटॉनचे उत्सर्जन यादृच्छिक असते आणि उत्सर्जित फोटॉनमध्ये सुसंगतता नसते, म्हणजेच त्यांची कला, ध्रुवीकरण अवस्था आणि प्रसारणाची दिशा हे सर्व यादृच्छिक असतात.

Sउत्तेजित शोषण

जेव्हा कमी ऊर्जा पातळीवरील इलेक्ट्रॉन, स्वतःच्या ऊर्जा पातळीइतकाच फरक असलेल्या फोटॉनला शोषून घेतो, तेव्हा तो उच्च ऊर्जा पातळीवर उत्तेजित होऊ शकतो. या प्रक्रियेला 'उत्तेजित शोषण' (stimulated absorption) म्हणतात.

लेझरमध्ये, उत्तेजित प्रारण प्रक्रिया वाढवण्यासाठी सामान्यतः दोन समांतर आरशांनी बनलेली एक अनुनादी पोकळी वापरली जाते. यातील एक आरसा संपूर्ण परावर्तन करणारा असतो, आणि दुसरा आरसा अर्ध-परावर्तन करणारा असतो, जो लेझरच्या काही भागाला त्यातून जाऊ देतो.

लेझर माध्यमातील फोटॉन दोन आरशांमध्ये मागे-पुढे परावर्तित होतात आणि प्रत्येक परावर्तनामुळे उत्तेजित प्रारण प्रक्रियेद्वारे अधिक फोटॉन निर्माण होतात, ज्यामुळे प्रकाशाचे प्रवर्धन साधले जाते. जेव्हा प्रकाशाची तीव्रता एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत वाढते, तेव्हा अर्ध-परावर्तक आरशाद्वारे लेझर निर्माण होतो.