ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕು ಮಿಕ್ಕೆಲ್ಲ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಿಗಿಂತ ಹೇಗೆ ವಿಶಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಅಂತ ತಿಳಿಯಲು ಮೊದಲು ಇತರ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪತ್ತಿ ಹೇಗೆ ಆಗುತ್ತದೆ ಎನ್ನುವುದರ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ಅರಿವಿರುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ಅದಕ್ಕೆ ಲೇಸರ್ ನ ಜನ್ಮ ವೃತ್ತಾಂತವನ್ನು ಎರಡು ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ವಿಂಗಡಿಸುವುದು ಸೂಕ್ತ. ಮೊದಲು ಸಾಮನ್ಯ ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪತ್ತಿ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದು, ಆನಂತರ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪತ್ತಿಯ ಕಡೆ ಗಮನ ಹರಿಸೋಣ.
ಮೊದಲು, ಅಣುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ.
ವಸ್ತು ಯಾವ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರಲಿ ಘನ(solid), ದ್ರವ (liquid), (gas) ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲವಸ್ತು ಅಣು.ಪದಾರ್ಥವೊಂದನ್ನು ನಾವು ಕಟ್ಟಡವನ್ನಾಗಿ ಭಾವಿಸಿಕೊಂಡರೆ, ಅಣು ಕಟ್ಟಡದ ಇಟ್ಟಿಗೆ. ಮುಂಚೆ, ಅಣುವನ್ನು ಅವಿಭಾಜ್ಯ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಹಲವಾರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ನಂತರ ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು, ಪ್ರೋಟಾನು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಎಂಬ ಕಣಗಳಿರುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು ಪತ್ತೆಯಾಯ್ತು.ಈ ನ್ಯೂಟ್ರಾನು ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸೇರಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಆಗುತ್ತದೆ.ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಈ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ನ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತದೆ. [ಚಿತ್ರ ೧]
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ನಿಂದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದೂರದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತವೆ. ಅಣುವೊಂದು ನೆಲಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ (ground state) ಅಂದರೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ನಿಂದ ತಮ್ಮ ತಮ್ಮ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದೂರಗಳಲ್ಲಿ, ತಮ್ಮ ತಮ್ಮ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಹಾಯಾಗಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತವೆ ಅಂತ ಅರ್ಥ. [ಚಿತ್ರ ೧]ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಸುತ್ತುತ್ತಿರುವುದನ್ನ ಸರ್ಕಸ್ ನಲ್ಲಿ ಗುಂಡಿಯೊಂದರಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುವ ಮೋಟಾರ್ ಸೈಕಲ್ಲುಗಳನ್ನ ನೆನಪಿಸಿಕೊಂಡರೆ ಹೆಚ್ಚು ಮನದಟ್ಟಾಗಬಹುದು.
ಗುಂಡಿಯಲ್ಲಿ ಈಗ ಮೂರು ಮೋಟಾರ್ ಬೈಕುಗಳಿವೆ ಎಂದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಒಂದು ಗುಂಡಿಯ ತೀರ ಒಳಗೆ, ಇನ್ನೊಂದು ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ, ಮತ್ತೊಂದು ಗುಂಡಿಯ ಅಂಚಲ್ಲಿ. ಗುಂಡಿಯ ತೀರ ಒಳಗಿನ ಮೋಟರ್ ಬೈಕಿನವ ತನ್ನ ವೇಗ ಹಚ್ಚಿಸಿ, ತನ್ನ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕಕ್ಷೆಯನ್ನು ಬಿಟ್ಟು ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುವ ಮೋಟಾರ್ ಬೈಕಿನವನ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದನೆನ್ನಿ. ಅದಕ್ಕೆ ಅವನು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವ್ಯಯಿಸಿ ಬಂದಿರುತ್ತಾನೆ. ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಬೇರೆ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಆಗಮನವನ್ನು ಮೋಟಾರ್ ಬೈಕಿನಂತೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳೂ ಮಾಡಬಹುದು. ಅದಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕಲ್ಲವೇ ? ಆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಅಣುವಿಗೆ ನಾವು ಕೊಡುವ ಶಾಖದಿಂದ , ಅಥವಾ ನಾವು ಅದರ ಮೇಲೆ ತೋರುವ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಬೆಳಕೂ ಕೂಡಾ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಮೂಲವಷ್ಟೇ ! ಬೆಳಕಿನ ಕಣಗಳಾದ ಫೋಟಾನ್ ಗಳು, ಪೋಸ್ಟ್ ಮಾಸ್ಟರ್ ಮನಿ ಆರ್ಡರ್ ಕೊಡುವ ಹಾಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ಕೊಡಬಲ್ಲದು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸ್ಥಾನಪಲ್ಲಟವಾಯ್ತೆಂದರೆ, ಅಣು ತನ್ನ ಸಹಜ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿಲ್ಲ ಅಂತ ಅರ್ಥ. ಈ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಾವು ಉದ್ರಿಕ್ತ ಸ್ಥಿತಿ (excited state) ಅನ್ನುತ್ತೇವೆ.[ಚಿತ್ರ ೨]
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನೊಂದು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಯ್ತೆನ್ನಿ. ಅದು ಅಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಹೊತ್ತು ಇರಲು ಸಾಧ್ಯವೇ ಇಲ್ಲ. ನೆಲಮಹಡಿಯಲ್ಲಿದ್ದವರಿಗೆ ಇದ್ದಕ್ಕಿದ್ದಂತೆ ಎರಡನೇ ಮಹಡಿಯ ಮನೆಯಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸಲು ಹೇಳಿದರೆ ಅಲ್ಲಿ ಅವರಿಗೆ ಎಷ್ಟು ಕಷ್ಟವಾಗತ್ತೋ, ಪಾಪ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸ್ಥಿತಿಯೂ ಹಾಗೆಯೇ ! ನಾವಾದರೋ ಹೇಗೋ ಸಹಿಸಬಲ್ಲೆವು. ಆದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಈ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ನಿರ್ದಾಕ್ಷಿಣ್ಯವಾಗಿ ವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಕೇವಲ 10^-8 ಸೆಕೆಂಡುಗಳಲ್ಲಿಯೇ, "ಸಾಕಪ್ಪಾ ಸಾಕು ಮಹಡಿ ಕಕ್ಷೆಯ ಸಹವಾಸ " ಅಂತ ಕೆಲಗಿಳಿದುಬಿಡುತ್ತದೆ ! ಅದು ಎಷ್ಟು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟೆಂದರೆ, ಕಕ್ಷೆ ಮೀರಲು ಕೊಟ್ಟ ಶಾಖಕ್ಕೆ "ನೀ ಕೊಟ್ಟ ಶಕ್ತಿಯೂ ಬೇಡ, ಏನೂ ಬೇಡ " ಎಂದು ತಾನು ಉಪಯೋಗಿಸಿದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು E=hv ಸಮೀಕರಣದಂತೆ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆವೃತ್ತಿಯ ಬೆಳಕಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರಚೆಲ್ಲಿ, ಮತ್ತೆ ಅಣುವು ತನ್ನ ಸಹಜ ಸ್ಥಿತಿ ತಲುಪುತ್ತದೆ. [ಚಿತ್ರ ೩]. ಈ ತರಹದ ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪತ್ತಿಗೆ ಬೆಳಕಿನ ಸ್ವಯಂ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ (Spontaneous emission of radiation) ಎನ್ನುತ್ತೇವೆ.
ಈಗ ,ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಅತಿ ಕೆಳಗಿರುವ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿತ್ತು ಅನ್ನಿ. ಅದು ಮಧ್ಯದ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಗಿ ಕೆಳಗಿಳಿದಾಗ ಒಂದು ಬೆಳಕಿನ ಕಣ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ. ಅದಕ್ಕೆ ತನ್ನದೇ ಆದ ಆವೃತ್ತಿ ಇರತ್ತೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಮಧ್ಯದ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಗಬಹುದಲ್ಲವೇ ? ಅಥವಾ ಕೆಳಗಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೇಲ್ಗಡೆ ಬರಲೂ ಬಹುದಲ್ಲವೇ ? ಹೀಗೆಯೇ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮೇಲ್ಗಡೆ ಹೋಗಿ ಅದದರ ಸಹಜ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಮರಳಿದಾಗಲೆಲ್ಲಾ ಬೆಳಕಿನ ಕಣಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿ ಆಗುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಆವೃತ್ತಿಯೂ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ನೇ ಇರುತ್ತದೆ. [ಚಿತ್ರ ೩]
ಇದ ಕೇವಲ ಒಂದು ಅಣವಿನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವಲ್ಲ, ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದಲ್ಲಿರುವ ಪದಾರ್ಥದ ಎಲ್ಲಾ ಅಣುಗಳಲ್ಲೂ ಆಗುತ್ತಿರುತ್ತದೆ.
ಉದಾಹರಣೆಗೆ:
೧. ಲೈಟ್ ಬಲ್ಬು: ಲೈಟ್ ಬಲ್ಬಿನ ತಂತು(filament)ಟಂಗ್ ಸ್ಟನ್ ಧಾತುವಿನಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟದ್ದು. ಸಾಧಾರಣ ಶಾಖದಲ್ಲಿ ಈ ತಂತು ಬೆಳಕನ್ನು ಹರಿಸದು. ನಾವು ಇದಕ್ಕೆ ವಿದ್ಯುತ್ ನೀಡುವ ಮೂಲಕ, ಸೆಕೆಂಡುಗಳಲ್ಲಿ 2200 ಡಿಗ್ರೀ ಸೆಲ್ಷಿಯಸ್ ಅಷ್ಟು ಶಾಖಕ್ಕೆ ಏರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಆಗಲೇ ಅಣುಗಳು ಸ್ಥಾನಪಲ್ಲಟ ಮಾಡಿ, ಬೆಳಕನ್ನು ನೀಡಲು ಮನಸ್ಸು ಮಾಡೋದು !
೨. ಬೀದಿ ದೀಪ: ಬೀದಿ ದೀಪದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಧಾತು ಸೋಡಿಯಂ. ಈ ಧಾತುವಿನಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಒಂದು ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಗಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಾಖ ಮತ್ತು ಸಮಯ ತೆಗೆದುಕಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದಲೇ ಸೋಡಿಯಂ ದೀಪ ಹತ್ತಿಕೊಳ್ಳುವುದು ನಿಧಾನ.
ಮುಂದಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪತ್ತಿಯ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ.
