लेजर का उपयोग विभिन्न प्रकार के उत्पादों और प्रौद्योगिकियों में किया जाता है, और विविधता आश्चर्यजनक है। सीडी प्लेयर, दंत ड्रिल, उच्च गति धातु काटने वाले से लेकर माप प्रणाली तक,ऐसा लगता है कि सब कुछ अपनी छाया में एक लेजर है, और वे सभी लेजर की जरूरत है. लेकिन वास्तव में एक लेजर क्या है? एक लेजर बीम और एक टॉर्च बीम के बीच क्या अंतर है?
नासा लैंगले अनुसंधान केंद्र
ऑप्टिकल क्षति सीमा परीक्षण उपकरण तीन लेजर हैः उच्च ऊर्जा नियोडियम-इट्रियम एल्यूमीनियम धक्का
ग्रेनेट लेजर, टाइटेनियम-सफीर लेजर और रेज़ोनेंट हे-ने लेजर।
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ग्रेनेट लेजर, टाइटेनियम-सफीर लेजर और रेज़ोनेंट हे-ने लेजर।
पूरे ब्रह्मांड में केवल लगभग 100 अलग-अलग परमाणु हैं। हम जो कुछ भी देखते हैं वह अनंत संख्या में तरीकों से संयुक्त 100 से अधिक परमाणुओं से बना है।इन परमाणुओं के एक दूसरे के बीच व्यवस्थित होने का तरीका यह निर्धारित करता है कि क्या बनी वस्तु एक गिलास पानी है, धातु का एक टुकड़ा, या सोडा की बोतल में फोम!
परमाणु निरंतर गति में हैं। वे लगातार कंपन करते हैं, चलते हैं, और घूमते हैं, और यहां तक कि हमारे सीटों को बनाने वाले परमाणु भी निरंतर गति में हैं। ठोस वस्तुएं वास्तव में गतिशील हैं!परमाणुओं में कई अलग-अलग उत्तेजना अवस्थाएं होती हैं, दूसरे शब्दों में, वे अलग ऊर्जा है. अगर पर्याप्त ऊर्जा एक परमाणु को दिया जाता है, यह उत्प्रेरित अवस्था ऊर्जा स्तर के लिए आधार स्थिति ऊर्जा स्तर से वृद्धि कर सकते हैं.उत्तेजित अवस्था की ऊर्जा का स्तर इस बात पर निर्भर करता है कि परमाणु को गर्मी के रूप में कितनी ऊर्जा दी जाती है, प्रकाश, बिजली आदि।
निम्नलिखित आरेख परमाणुओं की संरचना को अच्छी तरह से दर्शाता हैः
सबसे सरल परमाणु मॉडल
यह एक परमाणु नाभिक से बना है और इसके चारों ओर घूमते इलेक्ट्रॉन।
यह एक परमाणु नाभिक से बना है और इसके चारों ओर घूमते इलेक्ट्रॉन।
एक साधारण परमाणु में एक नाभिक (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन युक्त) और इलेक्ट्रॉनों का एक बादल होता है।हम एक इलेक्ट्रॉन बादल में इलेक्ट्रॉनों के बारे में सोच सकते हैं जैसे कि नाभिक के चारों ओर कई अलग-अलग कक्षाओं में यात्रा करते हैं.
यहां तक कि अगर हम आधुनिक तकनीक के साथ परमाणुओं को देखते हैं, हम इलेक्ट्रॉनों के असतत कक्षाओं को नहीं देख सकते हैं, लेकिन यह इन कक्षाओं को परमाणुओं के विभिन्न ऊर्जा स्तरों के रूप में सोचने में मदद करता है। दूसरे शब्दों में,यदि हम एक परमाणु को गर्म करते हैं, कम ऊर्जा वाले ऑर्बिटल में कुछ इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक से दूर उच्च ऊर्जा वाले ऑर्बिटल में कूदने के लिए उत्साहित हो सकते हैं।
ऊर्जा अवशोषण:
परमाणु गर्मी, प्रकाश, बिजली आदि के रूप में ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं। इलेक्ट्रॉन तब कम ऊर्जा वाले कक्षा से उच्च ऊर्जा वाले कक्षा में कूद सकता है।
यद्यपि यह विवरण सरल है, लेकिन यह परमाणुओं के लेजर बनाने के मूल सिद्धांत को प्रकट करता है।
इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा की कक्षा में जाने के बाद, यह अंततः आधारभूत अवस्था में वापस आ जाएगा। इस प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉन फोटॉन (एक प्रकार के प्रकाश कण) के रूप में ऊर्जा जारी करते हैं।आप देखेंगे कि परमाणु लगातार फोटॉन के रूप में ऊर्जा दे रहे हैं. उदाहरण के लिए, एक ओवन में हीटिंग तत्व उज्ज्वल लाल हो जाता है, जहां लाल रंग गर्मी से उत्तेजित परमाणुओं द्वारा जारी लाल फोटॉन है. जब आप टीवी स्क्रीन पर छवि को देखते हैं,जो आप देखते हैं प्रकाश की विभिन्न रंगों की एक किस्म फास्फोरस परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित उच्च गति इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्तेजित हैकोई भी प्रकाशमान वस्तु, जिसमें फ्लोरोसेंट लैंप, गैस लैंप और दागदीपक लैंप शामिल हैं, इलेक्ट्रॉनों की कक्षाओं को बदलकर और फोटॉन जारी करके प्रकाश उत्सर्जित करती है।
लेजर एक ऐसा उपकरण है जो उत्तेजित परमाणुओं से फोटॉनों की रिहाई को नियंत्रित करता है।.यह नाम संक्षेप में बताता है कि लेजर कैसे काम करता है।
यद्यपि कई प्रकार के लेजर हैं, लेकिन उनमें से सभी की कुछ बुनियादी विशेषताएं हैं। एक लेजर में, लेजर माध्यम को परमाणुओं को उत्तेजित अवस्था में बनाने के लिए पंप किया जाना चाहिए। सामान्य तौर पर, लेजर के माध्यम को एक प्रकार का लेजर कहा जाता है।एक उच्च तीव्रता फ्लैश या डिस्चार्ज माध्यम पंप कर सकते हैं, जो बदले में उत्तेजित अवस्था में बड़ी संख्या में परमाणुओं (उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों वाले परमाणुओं) का उत्पादन करता है।यह एक उत्तेजित स्थिति में परमाणुओं की एक बड़ी संख्या होना चाहिएआम तौर पर, परमाणुओं को आधारभूत अवस्था से ऊपर दो या तीन ऊर्जा स्तरों तक उठने के लिए उत्तेजित किया जाना चाहिए। इससे जनसंख्या विवर्तन की डिग्री बढ़ जाती है।जनसंख्या प्रतिवर्तन उत्तेजित अवस्था और आधार अवस्था में परमाणुओं के बीच संख्या अनुपात है.
जब लेजर माध्यम को पंप किया जाता है, तो इसमें उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों के साथ कई परमाणु शामिल होते हैं। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा निम्न स्तर के इलेक्ट्रॉन की तुलना में अधिक होती है।जैसे एक इलेक्ट्रॉन एक उत्तेजित अवस्था तक पहुँचने के लिए ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा को अवशोषित कर सकता है, एक इलेक्ट्रॉन भी उस ऊर्जा को मुक्त कर सकता है. जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, जब तक इलेक्ट्रॉन निचले स्तर पर कूदता है, तब तक यह अपनी ऊर्जा का कुछ हिस्सा जारी करेगा.मुक्त ऊर्जा को फोटॉन (प्रकाश ऊर्जा) के रूप में परिवर्तित किया जाता हैउत्सर्जित फोटॉन की एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (रंग) होती है, जो इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन के समय इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा की स्थिति के आधार पर होती है।एक ही इलेक्ट्रॉनिक अवस्था वाले दो परमाणु एक ही तरंग दैर्ध्य के फोटॉन उत्सर्जित करते हैं.
लेजर प्रकाश साधारण प्रकाश से बहुत भिन्न है। इसकी निम्नलिखित विशेषताएं हैंः
उत्सर्जित लेजर मोनोक्रोमैटिक होता है। एक लेजर में एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (यानी, एक विशिष्ट रंग) का प्रकाश होता है।प्रकाश की तरंग दैर्ध्य इलेक्ट्रॉनों द्वारा कम ऊर्जा की कक्षा में लौटते समय जारी की जाने वाली ऊर्जा से निर्धारित होती है.
उत्सर्जित लेजर में अच्छा सामंजस्य होता है। लेजर की संरचना बेहतर होती है, और प्रत्येक फोटॉन दूसरे फोटॉन का अनुसरण करता है। यानी, सभी फोटॉन का तरंगोत्तर बिल्कुल समान होता है।
लेजर में अच्छी दिशाशीलता होती है। लेजर किरणें कॉम्पैक्ट, केंद्रित और अत्यधिक ऊर्जावान होती हैं। इसके विपरीत, टॉर्च द्वारा उत्सर्जित प्रकाश कई दिशाओं में बिखरा होता है,और प्रकाश ऊर्जा कमजोर है और एकाग्रता कम है.
इन तीन गुणों को प्राप्त करने के लिए उत्तेजित उत्सर्जन नामक एक प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। यह घटना सामान्य फ्लैशलाइट में नहीं देखी जा सकती है क्योंकि इसके परमाणु यादृच्छिक रूप से फोटॉन उत्सर्जित करते हैं।उत्तेजित उत्सर्जन में, परमाणुओं एक संगठित तरीके से फोटॉन उत्सर्जित करते हैं।
परमाणु द्वारा उत्सर्जित फोटॉन की एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य होती है, जो उत्तेजित अवस्था और आधार अवस्था के बीच ऊर्जा अंतर पर निर्भर करती है।यदि एक फोटॉन (एक निश्चित ऊर्जा और चरण के साथ) एक अन्य परमाणु को छूता है जिसमें एक ही उत्तेजित अवस्था में एक इलेक्ट्रॉन है, उत्तेजित उत्सर्जन का कारण बन सकता है। पहला फोटॉन एक फोटॉन उत्सर्जित करने के लिए परमाणु को उत्तेजित या निर्देशित कर सकता है, और उत्सर्जित फोटॉन (यानी,दूसरे परमाणु द्वारा उत्सर्जित फोटॉन) आने वाले फोटॉन के समान आवृत्ति और दिशा में दोलन करता है.
लेजर का एक और प्रमुख घटक एक जोड़ी दर्पण है, जो लेजर माध्यम के प्रत्येक छोर पर स्थित है।एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और चरण के फोटॉन दोनों छोरों पर परावर्तकों के प्रतिबिंब के माध्यम से लेजर माध्यम के बीच आगे और पीछे की यात्रा करते हैंऐसा करने में, वे उच्च ऊर्जा की कक्षाओं से कम ऊर्जा की कक्षाओं में कूदने के लिए अधिक इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करेंगे, जो एक ही तरंग दैर्ध्य और चरण के अधिक फोटॉन उत्सर्जित करेंगे,जो बाद में ₹ जलप्रपात ₹ का उत्पादन करेगा।, एक ही तरंग दैर्ध्य और चरण के बड़ी संख्या में फोटॉन तेजी से लेजर में इकट्ठा होते हैं। लेजर माध्यम के एक छोर पर दर्पण हैयह केवल प्रकाश का एक हिस्सा प्रतिबिंबित करता है, जबकि अन्य प्रकाश प्रवेश कर सकते हैं। प्रकाश है कि एक लेजर के माध्यम से गुजरता है।
रूबी लेजर में कैमरा फ्लैश की तरह एक फ्लैश ट्यूब, एक रूबी रॉड और दो दर्पण (जिनमें से एक अर्ध-प्रतिबिंबित दर्पण है) होते हैं। रूबी रॉड लेजर माध्यम है,और फ्लैश ट्यूब पंपिंग स्रोत है.