లేజర్

లేజర్

Principal components

:
1. Active laser medium
2. Laser pumping energy
3. High reflector
4. [[Oulaser
5. Laser beam]]

Spectrum of a helium neon laser showing the very high spectral purity intrinsic to nearly all lasers. Compare with the relatively broad spectral emittance of a light emitting diode.

లేసర్ (LASER) అనునది ఒక సంక్షిప్తపదం. ("Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation") అనగా "కాంతి ఉత్తేజిత ఉద్గారం" చెందే ప్రక్రియను సూచిస్తుంది. లేసర్ ప్రత్యేక లక్షణాలున్న ఒక కాంతి జనకం. ఈ ప్రత్యేక లక్షణాలు సాధారణంగా మనం చూసే సూర్యుడు, ఉష్ణోద్గార దీపం, ఏకవర్ణ కాంతి జనకం, సోడియం దీపం వంటి కాంతి జనకలలో ఉండవు.

దీనిని 1954 వ సంవత్సరంలో డా.చార్లెస్.టౌన్స్ మొదటి సారిగా లేసర్ యొక్క శాస్త్రీయ జ్ఞానాన్ని ప్రతిపాదించారు. 1960 వ సంవత్సరంలో అనేక శాస్త్రజ్ఞుల ప్రయాసలతో "స్పందన లేసర్" రూపొందింది.మొదటి లేసరుని 1960 వ సంవత్సరం, మే 16 వ తారీఖున థియోడోర్ మేమన్ అనే వ్యక్తి హ్యూస్‌ (Hughes) పరిశోధనాశాలలో ప్రదర్శించాడు.

లేసర్ (ఆంగ్లం LASER) అనేది ఏమిటో తేలిక అయిన తెలుగు మాటలలో చెప్పటం కష్టం. లేసర్‌ coherent కాంతిపుంజాన్ని ఉత్పత్తి చేసే పరికరం అని చెప్పొచ్చు. సంబద్ధ కాంతిపుంజం అంటే ఏమిటి? పొంతన ఉన్న కాంతిపుంజం. ఎవరితో (దేనితో) పొంతన ఉన్న కాంతిపుంజం? తనతోనే! అంటే కాంతిపుంజంలో ఉన్న కాంతి కెరటాలన్నీ ఒకదానితో మరొకటి పొంతన చెంది ఉంటాయి, లేదా coherent గా ఉంటాయి. అంటే కాంతిపుంజంలో ఉన్న కాంతి కెరటాలన్నీ ఒకే తరంగదైర్ఘ్యం (wavelength) కలిగి ఉంటాయి. అంటే కాంతిపుంజంలో ఉన్న కాంతి కెరటాలన్నీ ఒకే ఆవృత్తి (frequency) కలిగి ఉంటాయి. అంటే కాంతిపుంజంలో ఉన్న కాంతి కెరటాలన్నీ ఒకే రంగుతో (color) ఉంటాయి. ఇంకా నిర్దుష్టంగా చెప్పాలంటే లేసర్‌ కాంతిలో ఉన్న ఫోటానులన్నీ ఒకే దిశ (direction) లో, ఒకే దశ (phase) లో, ఒకే తరంగదైర్ఘ్యంతో, ఒకే తలీకరణతో (polarization) కంపిస్తూ ఉంటాయి.

లేసర్ కాంతి లక్షణాలు

A helium-neon laser demonstration at the Kastler-Brossel Laboratory at Univ. Paris 6. The glowing ray in the middle is an electric discharge producing light in much the same way as a neon light. It is the gain medium through which the laser passes, not the laser beam itself, which is visible there. The laser beam crosses the air and marks a red point on the screen to the right.

సాధారణ కాంతి జనకానికి, లేసర్ కు మధ్య నాలుగు ప్రధాన తేడాలున్నాయి. 1.సంబద్ధత 2.దిశనీయత 3. ఏకవర్ణీయత 4. తీవ్రత.

సంబద్ధత(Coherence)

పరమాణువులలో ఉత్తేజ స్థాయి నుండి భూస్థాయికి సంక్రమణ చెందే క్రమంలో ఎలక్ట్రాన్లు దృగ్గోచర కాంతిని ఉద్గారిస్తాయని మనకు తెలుసు. సాధారణ కాంతి జనకంలో క్రమరహితంగాను ఉంటాయి. ఏదైనా తెరపై ఒక బిందువును చేరేన్ కాంతి కచ్చితమైన ప్రావస్థ సంబంధం లేకుండా ఉంటాయి. కాని లేసర్ జనకంలో, ఈ దృగ్విషయం అత్యంత క్రమబద్ధంగా నిర్దిష్ట ప్రావస్థతో కాల గమనంతో పాటు మారకుండా, కాంతి ఉద్గారమవుతుంది. దీనినే "కాల సంబద్ధత" అంటారు.సాధారణ కాంతిలో అసంబంద్ధత వలన"దృక్ రొద" యేర్పడుతుంది. లేసర్ "దృక్ సంగీతం" అవుతుంది.

దిశనీయత(Directionality)

సాంప్రదాయ కాంతి జనకాలైన సాధారణ దీపాలు, టార్చ్ లైట్లు, నుండి వెలువడే కాంతి అన్ని పైపులా వ్యాపిస్తాయి. దీనిని అపసరణం అంటారు. కానీ లేసర్ నుండి కాంతి కిరణాలు ఒకే దిశలో మాత్రమే ప్రయాణిస్తాయి. దీనినే లేసర్ కిరణాల దిశనీయత అంటారు. ఉదాహరణకు సెర్చ్ లైట్ నుండి ఉద్గారమైన కాంతి 1 కీ.మీ దూరం ప్రయాణించి 1 కి.మీ వ్యాసమున్న కిరణంగా విస్తరిస్తుంది. లేసర్ 1 కి.మీ దూరం ప్రయాణించి 1 సెం.మీ వ్యాసమున్న కిరణంగా మాత్రమే విస్తరిస్తుంది.

ఏకవర్ణీయత(Monochromacity)

సోడియం దీపం ఏకవర్ణ కాంతిని (λ=5893⁰A) ఉద్గారిస్తుంది. అంటే సోడియం దీపపు గరిష్ఠ కాంతి తీవ్రత λ=5893⁰A వద్ద ఉంటుందని ఆర్థం. గరిష్ఠ కాంతి తీవ్రత λ=5893⁰A కు రెండు వైపులా, 500⁰A వరకు కూదా, శూన్యంకాదు. ఈ విధంగా గరిష్ఠ కాంతి తీవ్రతకి రెండు వైపులా విస్తరించియున్న తరంగ దైర్ఘ్యాల గరిష్ఠ తీవ్రని "పట్టిక వెడల్పు" లేదా అవధి అంటారు.
సాధారణ సాంప్రదాయక ఏక వర్ణ కాంతుల పట్టిక వెడల్పు (Δλ) లు 1000⁰A క్రమంలో ఉంటాయి.
సాధారణ లేసర్ పట్టిక వెడల్పు (Δλ) లు 10⁰A క్రమంలో ఉంటుంది.
మంచి నాణ్యమైన లేసరు పట్టిక వెడల్పు (Δλ) = 10^{−8 0}A ఉంటుంది. ఇలా చాలా స్వల్ప పట్టిక వెడల్పున్న లేసరు కాంతిని "అధిక ఏకవర్ణీయత" గలదిగా భావిస్తారు.

తీవ్రత(Intensity)

ప్రమాణ కాలంలో వైశాల్యానికి అభిలంబంగా ప్రవహించే తరంగ శక్తిని, తీవ్రత అంటారు. సాధారణ కాంతి జనకాల నుండి కాంతి గోళీయ తరంగాగ్రముల రూపంలో అన్ని దిశలకు వ్యాపిస్తుంది.
మీరు 100 వాట్ల విద్యుద్దీపం ఫిలమెంటుని 30 సెం.మీ దూరం నుండి చూస్తున్నపుడు మీ కంటిలోకి ${1 \over 1000}$ వాట్ల కన్నా తక్కువ కాంతి సామర్థము ప్రవేశిస్తుంది.
లేసరు కాంతి చాలా చిన్న ప్రాంతంలోనూ, తక్కువ తరంగ దైర్ఘ్యం తోనూ శక్తిని ఉద్గారిస్తాయి. అందుకే అవి శక్తి వంతమయినవి లేదా అధిక తీవ్రత కలవి.
లేసరును కంటితో చూడడం ప్రమాదకరం. ఒక వాట్ లేసర్ 100 వాట్ల సాధారణ దీపం కన్నా తీవ్రమైనది.so dont see with your naked eye

లేసర్ పని చేసే నియమాలు

లేసర్ ఈ క్రింది విద్యుదయస్కాంత పద్ధతుల ద్వారా పనిచేస్తుంది

1. శోషణం (Absorption)
2. స్వచ్ఛంద ఉద్గారం (Spontaneous Emission)
3. పంపింగ్, జనాభా విలోమం (Pumping and Populaton Inverse)
4. ఉత్తేజ ఉద్గారం (Stimulated emission)

శోషణం

ఎలక్ట్రాను రెండు శక్తి స్థాయిలను, భూస్థాయి (E_g), ఉత్తేజిత స్థాయి (E_x) ఊహించండి. ν (న్యూ) పౌనఃపున్యమున్న కాంతి ఫోటాన్ పరమాణువుపై పతనమైనపుడు, E_x - E_g=hv కి సమానమైన విద్యుదయస్కాంత శక్తిని, ఎలక్ట్రన్ శోషించి, భూస్థాయి నుండి ఉత్తేజిత స్థాయికి వెళుతుంది.

వాయు ఘన పదార్థాల లోని అధిక శాతం పరమాణువులు బాహ్య జనకాల నుండి విద్యుదయస్కాంత శక్తిని శోషించి శోషణ ప్రక్తియలో పాల్గొంటాయి.

లేసర్ పనితీరు

లేసర్ పని చేసే తీరును laser working principle అని అంటారు. ఓకె కాంతితో వేలుబడే

లేసర్ అనువర్తనాలు

వైద్య రంగాలలో

1.కంటి ఆపరషన్ల ద్వారా రెటీనా అతికించడానికి

పరిశ్రమల రంగంలో

మొదటి లేసరుని 1960 వ సంవత్సరం, మే 16 వ తారీఖున థియోడోర్ మేమన్ అనే వ్యక్తి హ్యూస్‌ (Hughes) పరిశోధనాశాలలో ప్రదర్శించాడు. ప్రస్తుతము లేసర్లు కోట్ల రూపాయల పరిశ్రమగా అవతరించాయి. లేసర్లు అతి విస్తృతంగా సీ.డీ (CD) లు, డీ.వీ.డీ. (DVD) లు చదవడములోనూ, రాయడములోనూ ఉపయోగపడుతున్నాయి. ఇవి ఇంకా బార్ కోడ్ రీడింగ్ యంత్రాలుగానూ, లేసరు ప్రింటర్లలోనూ, పాయింటర్లలోనూ ఉపయోగపడుతున్నాయి.

లోహాలను కత్తిరించడానికి కూడా లేసర్లను ఉపయోగిస్తారు. శాస్త్ర విజ్ఞానములో లేసర్లు కీలక పాత్ర పోషిస్తున్నాయి. ముఖ్యముగా స్పెక్ట్రోస్కోపీ అధ్యయనములో లేసర్లకు ఉన్న నిర్దుష్ట తరంగ దైర్ఘ్యం, అతి తక్కువ విరామ కాలము వంటి లక్షణాలు విరివిగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ఇంకా వైద్యము, సైనికావసరాలు, ఇంజనీరింగ్, అంతరిక్ష విజ్ఞానము, విమానయానము తదితర అనేక రంగాలలో లేసర్ల ఉపయోగము ఉంది.