അറിയാം ലേസറിന്റെ ശാസ്ത്രം

സിഡിയിലും ഡിവിഡിയിലും സിനിമ കണ്ട കാലം വളരെ ദൂരെയാണെന്നു തോന്നുന്നില്ലേ? ഇപ്പോൾ പെൻഡ്രൈവും മെമ്മറികാർഡുമാണല്ലോ സാധാരണം. ഒപ്റ്റിക്കൽ മെമ്മറിയുടെ കാര്യത്തിലാണെങ്കിൽ ബ്ലൂ–റേ ഡിസ്കുകളും തുടർന്ന് ആർക്കൈവൽ ഡിസ്കുകളും രംഗപ്രവേശം ചെയ്തു. ചുവന്ന ലേസറിനു പകരം നീല ലേസറുപയോഗിച്ച് റീഡ് ചെയ്യാം എന്നു വന്നതോടെ ബ്ലൂ–റേ ഡിസ്കുകളിൽ സിനിമകളുടെ ദൃശ്യഭംഗി അപാരമായി. 

കണ്ണുകൾക്ക് കാണാൻ സാധ്യമല്ലാത്ത മൈക്രോ തരംഗങ്ങൾ പോലുള്ള വൈദ്യുത–കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ ഉൽസർജനം തുടങ്ങി, കാണാൻ സാധ്യമായ ചുവന്ന ലേസറിലേക്കും തുടർന്ന് നീലയിലേക്കും എത്താൻ അതിന്റേതായ കാലതാമസം എടുത്തു. പ്രകാശത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന പല പാഠഭാഗങ്ങളിലും ലേസർബീം എന്ന വാക്ക് അധികം കടന്നുവരാറുണ്ട്. ലേസറിന്റെ ചില സവിശേഷതകൾ നോക്കാം.

Light Amplification by stimulated Emission of Radiation എന്നതിന്റെ ചുരുക്കമാണ് LASER. പ്രകാശ തീവ്രത, പ്രകാശ തരംഗങ്ങളുടെ യോജിപ്പ് (Coherence) ഏക വർണം (ഒരു തരംഗദൈർഘ്യം മാത്രമുള്ള) തുടങ്ങിയ സവിശേഷതകൾ കാരണം LASER മറ്റു പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് വേറിട്ടു നിൽക്കുന്നു.

1953–ൽ ചാൾസ് എച്ച്. ടൗണസും സംഘവും ആവിഷ്കരിച്ച MASER (Microwave Amplification by stimulated Emission of Radiation)ന്റെ ചുവടുപിടിച്ചാണ് LASER രംഗപ്രവേശം ചെയ്യുന്നത്.

1960ൽ തിയഡോർ മെയ്മാൻ (Theodore H. Maiman) ആണ് LASER കണ്ടെത്തിയത്. ചുവന്ന പ്രകാശം പുറത്തുവിടുന്ന റൂബി ലേസർ ആയിരുന്നു അത്. ഇത് ത്രീ ലെവൽ ലേസറായിരുന്നു.

ക്രോമിയം കൊണ്ട് ഡോപ്പ് ചെയ്ത കൊറണ്ടം (അലൂമിനിയം ഓക്സൈഡ്) ആണ് ആക്ടീവ് മീഡിയം. ഇത് സിലിണ്ടർ ആകൃതിയിലുള്ള കോർ ആണ്. കോറിനെ ചുറ്റി സർപ്പിളാകൃതിയിലുള്ള Xenon Flash Tube ഉണ്ടാവും. നൂറു ശതമാനം പ്രതിഫലനശേഷിയുള്ള ഒരു ദർപ്പണവും നൂറുശതമാനത്തിൽ താഴെ പ്രതിഫലന ശേഷിയുള്ള മറ്റൊരു ദർപ്പണവും – ഇവയാണ് പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ.

ലേസർ എങ്ങനെ ?

ക്വാണ്ടം ഭൗതിക തത്വങ്ങളാണ് ഇവിടെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്. നീൽസ് ബോറിന്റെ ആറ്റം സങ്കൽപമനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോണുകൾ കാണപ്പെടുന്ന മേഖലകളെ ഊർജനിലകളായി പരിഗണിക്കുകയാണെങ്കിൽ താഴത്തെ ഊർജനിലയെ ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റ് എന്നും മുകളിലത്തേത് എക്സൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റ് എന്നും പറയാം. ത്രീ ലെവൽ ലേസറുകളുടെ കാര്യത്തിൽ ഒരു മെറ്റാ സ്റ്റേബിൾ സ്റ്റേറ്റ് കൂടി കാണും. അനുയോജ്യമായ ഊർജമുള്ള പ്രോട്ടോണുകളെ കൊണ്ട് (പ്രകാശം) ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഇടിപ്പിക്കുമ്പോൾ ഇലക്ട്രോണുകൾ എക്സൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റിലേക്ക് ചാടുന്നു. അവ തിരിച്ചു ഗ്രൗണ്ട് സ്റ്റേറ്റിലേക്ക് വരുമ്പോൾ ഊർജനിലാ വ്യത്യാസത്തിനു തുല്യമായ ഊർജം പ്രകാശ രൂപേണ പുറത്തേക്കു വിടുന്നു. പദാർഥങ്ങളുടെ വ്യതിയാനമനുസരിച്ച് ഊർജം വ്യത്യാസപ്പെടുമ്പോൾ നിറത്തിലും വ്യത്യാസം കാണുന്നു. ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിങ്, പോപ്പുലേഷൻ ഇൻവേർഷൻ തുടങ്ങിയ പദങ്ങൾ ലേസറിൽ പ്രധാനമാണ്.

താഴ്ന്ന ഊർജനിലയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തേക്കാൾ ഉയർന്ന ഊർജനിലയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം വർധിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിങ്. Xenon Flash Tube ലൂടെയാണ് ഇവിടെ ഇത് സാധ്യമാക്കുന്നത്. ഇപ്രകാരം എക്സൈറ്റഡ് സ്റ്റേറ്റിൽ അല്ലെങ്കിൽ മെറ്റാസ്റ്റേബിൾ സ്റ്റേറ്റിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം വർധിക്കുന്നതിനെയാണ് പോപ്പുലേഷൻ ഇൻവേർഷൻ എന്നു പറയുന്നത്. കൂടുതൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ താഴ്ന്ന നില കൈവരിക്കുമ്പോൾ അത്രയുംതന്നെ ഊർജം പുറത്തേക്ക് വമിക്കും. ദർപ്പണങ്ങളുടെ പൂരകപ്രക്രിയ കൂടി ആകുമ്പോൾ തികച്ചും തീവ്രമായ പ്രകാശം പുറത്തേക്ക് ലഭിക്കും. ഇതാണ് LASER.

ഉപയോഗിക്കുന്ന ആക്ടീവ് മീഡിയത്തിന്റെ വ്യത്യാസം അനുസരിച്ച് സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് ലേസർ, ഗ്യാസ് ലേസർ, ഫൈബർ ലേസർ, സെമി കണ്ടക്ടർ ലേസർ എന്നിങ്ങനെ വിവിധ പേരുകളിൽ ലേസർ അറിയപ്പെടുന്നു.

എഴുതിയത് : രത്യുഷ് പാലക്കാട്