ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ-ಭಾಗ ೫

ಕಳೆದ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಲೇಸರ್ ನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಸಾಕಾರಗೊಳಿಸಲು ಹಲವಾರು ಅಡ್ಡಿಗಳು ಎದುರಾಗಿದ್ದವು. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾದದ್ದು ನಾವು  ಶತಮಾನಗಳಿಂದ ನಂಬಿದ್ದ ನ್ಯೂಟನ್ನಿನ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು . ನ್ಯೂಟನ್ನಿನ ನಿಯಮಗಳು  ಲೇಸರ್ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದರೆ ಲೇಸರ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವೇ ತಪ್ಪು ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಭಿಪ್ರಾಯ ಪಡುತ್ತಿದ್ದರೇ ಹೊರತು, ತಾವು ನಂಬಿರುವ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಅಸಮರ್ಪಕವಾಗಿರಬಹುದೆಂಬ ಆಲೋಚನೆಯನ್ನು ಮಾಡಲು ತಯಾರಿರಲಿಲ್ಲ. ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಮುಖಾಮುಖಿಯಾಗಲು ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣವೇ ಇದು. ಈ ಘರ್ಷಣೆಗೆ ಲೇಸರ್ ಕೂಡಾ ಹೊರತಾಗಲಿಲ್ಲ.

ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಲೇಸರ್ ನ ಕಾರ್ಯವೈಖರಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಬಳಸಿ ನೋಡಿದರು. ಉಷ್ಣಗತಿ ವಿಜ್ಞಾನದ ಅನುಸಾರ ಅಣುವೊಂದು ಏಕೆ ನಡೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕೆಂಬ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಬೆನ್ನಟ್ಟಿ ಹೊರಟರು. ಅದಕ್ಕೆ ಉತ್ತರವಾಗಿ Einstein's coefficients ಎಂಬ ಎರಡು ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳು ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದವು. ಈ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳೇ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಗೆ ಒಂದು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ನೆಲೆಗಟ್ಟನ್ನು ನೀಡಿದವು.

ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್  ಈ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳನ್ನು ಬೋಲ್ಟ್ಸ್ ಮನ್ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಿ ನೋಡಿದರು. ಆಗ ಪ್ರಾಬಬಿಲಿಟಿಯ ಪ್ರಕಾರ ಸ್ವಯಂ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳೇ ಹೆಚ್ಚು ನೈಜವೆಂದು, ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ ಮಾನವನಿರ್ಮಿತವಾಗಬೇಕೇ ಹೊರತು, ನೈಜವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಕಷ್ತವಾದರೂ ಅಸಾಧ್ಯವೇನಲ್ಲ ಎಂಬ  ವೆಂಬ ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣವಾದ ಅಂಶವು ಹೊರಬಿದ್ದಿತು.ಇದಾಗಿಯೂ ಇದು ಕೇವಲ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವೆಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೂಗುಮುರಿದರು.

ಹಿಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಿದಂತೆ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಿರಲೇಬೇಕಾದ ಅನಿವಾರ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತ ಬಗ್ಗೆ ಈಗ  ಗಮನ ನೀಡಬೇಕಾಯಿತು. ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಭದ್ರವಾಗಿ ತಳವೂರಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೇರಿಸುವ ಕಾರ್ಯವನ್ನು(ಇದಕ್ಕೆ ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನ - population inversion ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ) ಮಾಡಲು ಸೂಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲಗಳ ಅನ್ವೇಷಣೆ ಆರಂಭವಾಯಿತು. ಈ ಅನ್ವೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣವಾದ ವಿಷಯದ ಅರಿವಾಯಿತು. ಅದೇನೆಂದರೆ, ಎಲ್ಲ ಧಾತು/ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಈ population inversion ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗಲು ತಯಾರಿರುವುದಿಲ್ಲ, ನಾವು ಎಷ್ಟೇ ಶಕ್ತಿ ನೀಡಿದರೂ! ಇಂತಹಾ ಹಠವಾದಿ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಗ್ಗಿಸಲು ಹೊಸ ರೀತಿಯ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದದ್ದಾಯಿತು !

ರಷಿಯಾ ಮತ್ತು ಅಮೇರಿಕದಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಭರದಿಂದ ಸಾಗಿದವು. ರಷಿಯನ್ನರು population inversion ಅನ್ನು ಜಲಜನಕದಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಕಷ್ಟಪಟ್ಟು ಸಾಧಿಸಿದರು ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿಕೋಲೇವ್ ಬಸೋವ್ ಮತ್ತು ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಪ್ರೋಖೊರೊವ್ ಎಂಬ ಇಬ್ಬರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೇಸರ್, MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ನ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ೧೯೫೨ ರಲ್ಲಿ ಯು ಎಸ್ ಎಸ್ ಆರ್ ವಿಜ್ಞಾನ ಅಕಾಡೆಮಿ ನಡೆಸಿದ ರೇಡಿಯೋ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯ ಸಮ್ಮೇಳನವೊಂದರಲ್ಲಿ ಮಂಡಿಸಿದ್ದರು. ೧೯೫೪ ರಲ್ಲಿ ಇದು ಪ್ರಕಟವಾಯಿತು ಕೂಡ.

ಆದರೆ ಅಮೇರಿಕದ ಕೊಲಂಬಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ೧೯೫೪ರಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಲ್ಸ್ ಟೌನ್ಸ್, ಜೇಮ್ಸ್ ಗಾರ್ಡನ್ ಮತ್ತು ಜೀಗರ್ ಎಂಬ ಮೂರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಮೇಸರ್ ಅನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿ ತೋರಿಸಿದರು. ಅವರು ಅಮೋನಿಯಾ ಇಂದ ಮೇಸರ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ್ದರು. ಅಂದರೆ, ಅಮೋನಿಯಾ ರಾಸಾಯನಿಕದಲ್ಲಿ  population inversion ಮಾಡಲು  ಸಾಧ್ಯವಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ ಇದರಿಂದ ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಬದಲು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಾಗಿತ್ತು ಸಹ. ಇನ್ನು ನಾವು ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ದೂರವಿಲ್ಲ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಮುನ್ನುಗ್ಗಿದರು. ಇದು ಲೇಸರ್ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಮೊದಲ ಮೆಟ್ಟಿಲಾಯಿತು.ಆನಂತರ ಟೌನ್ಸ್ ರವರು ಶಾವ್ಲೊವ್ ಅವರ ಜೊತೆಗೂಡಿ ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ರವರ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಲೇಸರ್ ನ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪ್ರಚುರಪಡಿಸಿದರು. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ  ಪ್ರಪಂಚದ ಪ್ರಪ್ರಥಮ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು  ಮೈಮನ್ ರವರು ೧೯೬೦ ರಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ರೂಬಿ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು  ಮಾಡಿ ತೋರಿಸಿದರು. ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ವಿಷಯಅಯದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಈ ಅಪೂರ್ವ ಸಾಧನೆಗೆ ಟೌನ್ಸ್, ಬಸೋವ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಖೊರೊವ್ ರವರಿಗೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಬಹುಮಾನವನ್ನು ೧೯೬೪ ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಯಿತು. ಮೂಗು ಮುರಿದಿದ್ದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೂಗಿನ ಮೇಲೆ ಬೆರಳಿಡುವ ಹಾಗಾಯಿತು.

ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಕಲ್ಪನೆಯಿಂದ ವಾಸ್ತವಕ್ಕೆ ತರಲು ? ಅದನ್ನು ಮುಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ತಿಳಿಯೋಣ.

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ-ಭಾಗ ೪

ಈವರೆಗಿನ ಸಂಚಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ಅಣುವಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರೂಪ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಕಕ್ಷೆ, ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನೊಂದು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಕೆಳಗೆ ಜಿಗಿದಾಗ ಏನಾಗುತ್ತದೆ, ಇವೇ ಮುಂತಾದ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಎತ್ತಿದ ಪ್ರಶ್ನೆ ಹಾಗು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಲು ಹೊರಟ ಹೊಸದೊಂದು ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಸಾರಾಸಗಟಾಗಿ ತಳ್ಳಿ ಹಾಕಿದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಸಮುದಾಯ, ಕೆಲವು ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಮುಂದಿಟ್ಟಿದ್ದವು. ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ  ವಾದಗಳಿಗೆ ಸಮರ್ಥ ಉತ್ತರವನ್ನು ಕೊಟ್ಟರು. ಈಗ ಅವುಗಳನ್ನು ಒಂದೊಂದಾಗಿ ಅವಲೋಕಿಸೋಣ.

 ಕಕ್ಷೆಯೊಂದರಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು ಏರುಪೇರು ಮಾಡುವುದು ಉಷ್ಣಗತಿವಿಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಕಾರ ಅಸಾಧ್ಯ.

ಅಣುವೊಂದು ಉಷ್ಣಗತಿ ವಿಜ್ಞಾನದ ನಿಯಮವನ್ನು ಯಾವಾಗಲೂ ಪಾಲಿಸಲೇಬೇಕೆಂಬ ನಿಯಮ ಹಾಕಿದರೆ ಮಾತ್ರ  ಅದು ಅಸಾಧ್ಯ ಅಲ್ಲವೇ? ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಆವರೆಗೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹಾಕಿದ ಎಲ್ಲ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಪಾಲಿಸದಿದುರಿಂದಲೇ ಹಳೆಯ ನಿಯಮಗಳನ್ನೆಲ್ಲಾ ಹೊರಗಿಟ್ಟು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿ, ಅದರ ಬಲಾಬಲಗಳು ಮತ್ತು ಸತ್ಯಾಸತ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ  ಓರೆಗೆ ಹಚ್ಚಲಾಯ್ತು. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು ಮಹತ್ವದ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಈಗಲೂ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಹಳೆಯ ನಿಯಮಗಳಿಗೆ ಬದ್ಧವಾಗಿರಲೇಬೇಕೆಂದು ವಾದಿಸುವುದು ಸರಿಯಲ್ಲ ಎಂದು ಹೇಳಿದ ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್  ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸ್ಥಾನಪಲ್ಲಟವಾದಾಗ ಅಣುವು ಪರಿಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಉಷ್ಣಗತಿ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಮತೋಲನ ಕಾಪಾಡುವುದಿಲ್ಲ ಎನ್ನುವುದನ್ನು, ಮತ್ತು ಅದೇ ಉಷ್ಣಗತಿಯ ವಿಜ್ಞಾನದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಸಾಧ್ಯ ಎಂದು ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಸಮೀಕರಣಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದರು. ಅಣುವಿನಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನೊಂದು ಉತ್ಸರ್ಜಿತಗೊಂಡು ಮೇಲಿಂದ ಕೆಳಗೆ ಜಿಗಿಯುವ ಸಂಭಾವ್ಯತೆ ಶೂನ್ಯವಲ್ಲವೆಂದು ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದರು.

 ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳೂ ಇರೋಲ್ಲ ಅನ್ನೋದು ಬೋಲ್ಟ್ಸ್ ಮನ್ ನಿಯಮ. ಇದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿತವಾದ ಸತ್ಯ. ಬೆಳಕು ಅವ್ಯಾಹತವಾಗಿ ಬರಬೇಕಾದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹೋಗಿ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತಿರಬೇಕು. ಇದನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟಸಾಧ್ಯ.

ಅದು ಸರಿಯೇ.ಈ ನಿಯಮ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಒಂದು ಪರಿಣಾಮ ಮತ್ತು ಅಣುವಿನ ಸಮತೋಲನದ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಬಹು ಮುಖ್ಯ ಕೂಡ. ಆದರೆ, ಯಾವಾಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಗುತ್ತದೋ ಆಗಲೇ ಆ ಅಣುವು ತನ್ನ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.  ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಮೇಲಿಂದ ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುವುದು ಸಹಜಕ್ರಿಯೆ, ಮತ್ತು ಈ ಕ್ರಿಯೆ ಅಣುವು ತನ್ನ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಮಾಡುವ ಪ್ರಯತ್ನ ಕೂಡ.ನಮ್ಮ ಕೆಲಸ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಅವ್ಯಾಹತವಾಗಿ ಕೆಳಗಿಂದ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಕಳಿಸುತ್ತಿರುವುದು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮೇಲಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಜಿಗಿದರೂ ಸಹ ಮತ್ತೆ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಕಳಿಸುತ್ತಲೇ ಇರಬೇಕು. ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಮಾಡುವ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನ(Population Inversion) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆ- ಅಂದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಅವ್ಯಾಹತವಾಗಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಕಳಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಯೇ Optical pumping.

ನಾವು ಶಾಖ/ಬೆಳಕು ನೀಡಿದಾಗ ಮೇಲೆ ಇರುವ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮತ್ತೆ ಮೇಲೆ ಹೋಗಲ್ಲ.
ನಮಗದು ಬೇಕೇ ಆಗಿಲ್ಲವಲ್ಲ ! ಹಿಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ನಾನು E=hv ಎಂಬ ಸಮೀಕರಣದ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತಾಡಿದ್ದೆ. ಈಗ ಮತ್ತೆ ಮಾತಾಡೋಣ. v ಎಂದರೆ ಕಂಪನಾಂಕ(frequency). ನಮ್ಮ ಕಣ್ಣಿಗೆ  ಕಾಣುವ ಬೆಳಕಿನ ಕಂಪನಾಂಕದ ಪರಿಧಿ 4-7.5x10^14 Hz. ಅಂದರೆ ನಾವು ಅಣುವೊಂದಕ್ಕೆ ನೀಡಬೇಕಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಪರಿಧಿ 1.65-3.1eV(*). ನಾವೇನಾದರೂ ಅಣುವೊಂದಕ್ಕೆ ಇದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿ ನೀಡಿದೆವೆಂದರೆ ನಮಗೆ ಹೊರಬರುವ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕು ಅಗೋಚರವಾಗಿಬಿಡುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಅಣುವೊಂದರಲ್ಲಿ ಇರುವ ಹಲವಾರು ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಯಾವ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಯಾವ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಜಿಗಿದರೆ ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕು ಸಿಗುವುದೋ ಅಂಥಾ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ನಾವು Optical pumping  ಮೂಲಕ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಕಳಿಸಿ ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನವನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸಬೇಕು. ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನವಾದಾಗ ನಾವು E=hv ಸಮೀಕರಣದ ಪ್ರಕಾರ ಸರಿಯಾದ ಶಕ್ತಿ ನೀಡಿದರೆ, ಹಿಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯುಂಟಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಕೆಳಗೆ ಧುಮುಕಿ ಜ್ಯೋತಿಕಣವೊಂದನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ನೆನಪಿರಲಿ, ನಾವು ನೀಡುವ ಶಕ್ತಿಯೂ ಜ್ಯೋತಿಕಣದ ಮೂಲಕವೇ. ಆದ್ದರಿಂದ ಆ ಜ್ಯೋತಿಕಣವೂ ಈ ಜ್ಯೋತಿಕಣವೂ ಸೇರಿ ಒಟ್ಟು ಎರಡು ಜ್ಯೋತಿಕಣಗಳಾದವು. ಇದನ್ನೇ ಪ್ರವರ್ಧನೆ [amplification]ಎನ್ನುವುದು.[ಚಿತ್ರಗಳಿಗಾಗಿ ಹಿಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯನ್ನು ನೋಡುವುದು].ಇದೇ ಲೇಸರ್ ಉತ್ಪತ್ತಿಯ ಜೀವಾಳ.

ಇದೆಲ್ಲಾ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳ ಮಾತಾಯ್ತು. Optical pumping ಮತ್ತು ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನವು ನಿಜವಾಗಲೂ ಸಾಧ್ಯವಾದದ್ದು ಹೇಗೆ ? ಅದನ್ನು ಮೊದಲು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಜಗತ್ತಿಗೆ ತೋರಿಸಿಕೊಟ್ಟವರು ಯಾರು ? ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಕಂಡು ಹಿಡಿದವರು ಯಾರು ? ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಉತ್ತರವನ್ನು ಮುಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ.

ಪ್ರಣತಿಯಿಂದ ಪ್ರಬಂಧ ಸ್ಪರ್ಧೆ

ಪ್ರಬಂಧ ಸ್ಪರ್ಧೆ

ಸಾಹಿತ್ಯ, ಸಂಸ್ಕೃತಿ, ಪ್ರಕೃತಿ -ಅಂಶಗಳನ್ನು ಧ್ಯೇಯವಾಗಿಸಿಕೊಂಡಿರುವ ಸಂಸ್ಥೆ ‘ಪ್ರಣತಿ’, ಕಾಲೇಜು ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳಿಗಾಗಿ ಪ್ರಬಂಧ ಸ್ಪರ್ಧೆ ಏರ್ಪಡಿಸಿದೆ. ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳು ‘ಪ್ರಕೃತಿ ನಿಯಮ ಮತ್ತು ಮನುಷ್ಯ ಜೀವನ’ ಎಂಬ ವಿಷಯದ ಮೇಲೆ ೨೦೦೦ ಪದಗಳಿಗೆ ಮೀರದಂತೆ ಪ್ರಬಂಧವನ್ನು ಸ್ಫುಟವಾದ ಕೈಬರಹದಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಡಿ.ಟಿ.ಪಿ. ಮಾಡಿ ಕಳುಹಿಸಬಹುದು. ಪ್ರಬಂಧದ ಜೊತೆ ನಿಮ್ಮ ಕಾಲೇಜ್ ಐಡೆಂಟಿಟಿ ಕಾರ್ಡ್‌ನ ಪ್ರತಿ ಇರಿಸುವುದು ಕಡ್ಡಾಯ. ಸಂಪಾದಕ ಮಂಡಲಿ ಮತ್ತು ವಿಷಯ ತಜ್ಞರು ಆಯ್ದ ಪ್ರಬಂಧಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತ ಬಹುಮಾನ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರಬಂಧವನ್ನು ಈ ವಿಳಾಸಕ್ಕೆ ಕಳುಹಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಇ-ಮೇಲ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಕೊನೆಯ ದಿನಾಂಕ: ೩೦ ಡಿಸೆಂಬರ್ ೨೦೧೦. ವಿಳಾಸ: ಪ್ರಣತಿ, ನಂ. ೪೪೮/ಎ, ೮ನೇ ಮೇನ್, ೭ನೇ ಕ್ರಾಸ್, ತ.ರಾ.ಸು. ರಸ್ತೆ, ಹನುಮಂತನಗರ, ಬೆಂಗಳೂರು - ೫೬೦ ೦೧೯. ಇ-ಮೇಲ್: prabandha@pranati.in. ಯಾವುದೇ ಮಾಹಿತಿಗೆ: ೯೬೧೧೪೫೮೬೯೮ / ೯೯೮೦೦೨೨೫೪೮

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ - ಭಾಗ ೩

ಹಿಂದಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅಣುವೊಂದು ಉದ್ರಿಕ್ತ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹೇಗೆ ಹೋಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೆಲ ಸ್ಥಿತಿ ಗೆ ಹೇಗೆ ಬರುತ್ತದೆ ಅನ್ನುವುದನ್ನು ಕಲಿತಿದ್ದಾಯ್ತು. ಕೆಲ ಮುಖ್ಯವಾದ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು ಹೇಗೆ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗತ್ತೆ ಅಂತಲೂ ಗೊತ್ತಾಯ್ತು. ಹಿಂದಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ನಾನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಗುವ ಬಗ್ಗೆ ವಿವರಿಸುತ್ತಾ, ಅದು ಉಪಯೋಗಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಶಕ್ತಿ, ಮತ್ತೆ ಆನಂತರ ಅದು ಬೆಳಕಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೊರಚೆಲ್ಲುವ ಶಕ್ತಿಯ ಬಗ್ಗೆ ಕೂಡಾ ಮಾತಾಡಿದ್ದೆ. ಈಗ ಅದೇ ಅಂಶದಿಂದ ನಮ್ಮ ಇಂದಿನ ಲೇಖನವನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸೋಣ.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹೋಗಲು ಎಷ್ಟು ಶಕ್ತಿ ಬೇಕೋ, ಮತ್ತೆ ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಬರಲೂ ಕೂಡಾ ಅಷ್ಟೇ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕು. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಆರಾಮಾಗಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತದೆ. ಅದರ ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕೂಡಾ ಹಾಯಾಗಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತದೆ. ಮೋಟಾರ್ ಬೈಕಿನ ಉದಾಹರಣೆ ನೆನಪಿದೆಯಲ್ಲಾ ? ಥೆಟ್ ಹಾಗೆ. ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಯ ಮೋಟಾರ್ ಬೈಕಿನವ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹೋಗಿದ್ದ. ಆಮೇಲೆ ಅವನಿಗೆ ಆ ಕಕ್ಷೆ ಸಂಭಾಳಿಸಲಾಗದೇ ಕೆಳಗೆ ಬಂದುಬಿಟ್ಟ. ಹಾಗೆಯೇ ನಮ್ಮ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳೂ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದವು. ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪತ್ತಿಗೆ ಕೆಳಗಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಮೇಲೆ ಹೋಗಿ ಮತ್ತೆ ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುವುದೊಂದೇ ಸಾಧ್ಯತೆ ಇರುವುದೆಂದು ಭಾವಿಸಿದ್ದರು, ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಬರುವವರೆಗೂ !

ಐನ್ಸ್ ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಇಲ್ಲಿಗೂ ಬಂದರೇ ಅಂತ ಹುಬ್ಬೇರಿಸುತ್ತಿದ್ದೀರಾ ? ನಾವು ಈ ಲೇಖನ ಮಾಲೆಯ ಮೊದಲ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ನ ಪೂರ್ಣನಾಮ ತಿಳಿಯಬೇಕಾದರೆ "Stimulated Emission" ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದೆವಲ್ಲ, ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದವರೇ ಅವರು. ಲೇಸರ್ ನ ಮೂಲವನ್ನು ಮೊದಲು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಶೋಧಿಸಿದ್ದೇ ಅವರೆಂದು ಹೇಳಬಹುದು.

ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಒಂದು ಪ್ರಶ್ನೆ ಕೇಳಿದರು. "ಪ್ರತಿ ಸರ್ತಿ ಕೆಳಿಗಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನೇ ಯಾಕೆ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹೋಗಿ ಮತ್ತೆ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬರ್ಬೇಕು ? ಮೇಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬರಲು ಅಷ್ಟೇ ಶಕ್ತಿ ಬೇಕು ತಾನೆ ? ಅದೇ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬರಬಹುದಲ್ಲಾ ? "

ಅವರು ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಕೇಳಿದ್ದು ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೇ, ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವೊಂದು ಲೇಸರ್ ಆಗಬೇಕಿದ್ದರೆ ಅದಕ್ಕೆ ಬೇಕಾಗಿರುವ (amplification) ದೊರೆಯಲು ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ (stimulated emission) ಅವಶ್ಯ ಎಂದು ನಿರೂಪಿಸಿದರು.

ಈಗ ನಾವು ಈ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ ಎಂದರೇನು ಎಂದು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅಣುವೊಂದರ ನೆಲಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ. ಈಗ ನಾವು ಅದನ್ನು ಉದ್ರಿಕ್ತ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಕೊಂಡೊಯ್ಯಬೇಕು. ಅದಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಅಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ ತೋರಬಹುದು, ಅಥವಾ ಶಾಖಕ್ಕೆ ಗುರಿಮಾಡಬಹುದು. ಎರಡು ರೀತಿಗಳಲ್ಲಿಯೂ ನಾವು ಶಕ್ತಿ ನೀಡಿದಾಗ ಏನಾಗುತ್ತದೆ ಅಂತ ನೋಡೋಣ.

೧. ಶಾಖ ನೀಡಿದಾಗ: ಶಾಖ ನೀಡಿದಾಗ ಎಲ್ಲ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ತಮ್ಮ ಕಕ್ಷೆ ಬಿಟ್ಟು ಮೇಲೆ ಹೋಗಲು ಶಕ್ತಿ ದೊರೆಯುತ್ತವೆ. ಇವು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಆಸೆ ಪಟ್ಟುಕೊಂಡು ಹೊರಟು ಹೋಗಿಬಿಡತ್ವೆ. ಆದರೆ ವಿಷಯ ಅದಲ್ಲ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮೇಲೆ ಹೋಗಿ ಕೆಳಗೆ ಬರುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಈಗಾಗಲೇ ಮೇಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಕೂಡಾ ಕೆಳಗೆ ಬರುವಂತೆ ಮಾಡುವುದು ಶಾಖದ ಕೆಲಸವಾಗುತ್ತದೆ. ಈಗಾಗಲೇ ಮೇಲಿರುವ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಗೆ ಶಾಖ ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಯ ಆಸೆ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ .ಇದೇ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ (stimulation). ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಶಕ್ತಿಯು ಋಣಾತ್ಮಕ ಮೊತ್ತವನ್ನು ಹೊಂದಿರತ್ತೆ. ಶಕ್ತಿಯ ಮೊತ್ತ ಋಣಾತ್ಮಕ ಆದಷ್ಟು ಅಣುವಿನ/ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ಸ್ಥಿತಿ ಸುಸ್ಥಿರ ಅನ್ನುವುದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು. ಕೆಳಗೆ ಹೋದಷ್ಟು ಸುಖವಾಗಿರಬಹುದು ಅಂತ ಮೇಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಗೆ ತೋರಿ, ಅದು ಕೆಳಗಿಳಿಯಲು ಮನಸ್ಸು ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಕೆಳಗಿಳಿದಾಗ E=hv ಎಂಬ ಸಮೀಕರಣದ ಅನುಸಾರ, ಶಕ್ತಿಯು ಜ್ಯೋತಿಕಣ (photon) ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ.





೨. ಬೆಳಕು ತೋರಿದಾಗ: ಬೆಳಕು ಕೂಡಾ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಮೂಲವೆಂದು ನಾನು ಮೊದಲೇ ಹೇಳಿದ್ದೆ. ಎರಡು ಕಕ್ಷೆಗಳ (energy level) ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಾವು ಕಳೆದಾಗ ನಮಗೆ ಬರುವ ಶಕ್ತಿಯ ಮೊತ್ತ ಎಷ್ಟೋ, ನಾವು ತೋರಲಿರುವ ಬೆಳಕಿನ ಜ್ಯೋತಿಕಣವೂ ಅದೇ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಇದು ಕೂಡ E= hv ಸಮೀಕರಣದ ಒಂದು ಫಲಿತಾಂಶ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಬೆಳಕಿನ ಜ್ಯೋತಿಕಣದಲ್ಲಿರುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮತ್ತು ಕೆಳಗೆ ಬರುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನು ಜ್ಯೋತಿಕಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಇಳಿಯುವಾಗ ಮತ್ತೊಂದು ಜ್ಯೋತಿಕಣವನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಜ್ಯೋತಿಕಣವು ನಾವು ತೋರಿದ ಬೆಳಕಿನ ಜ್ಯೋತಿಕಣದಂತೆಯೇ ಇದ್ದು, ಅದರಷ್ಟೇ ಶಕ್ತಿ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೊದಲಿನ ಜ್ಯೋತಿಕಣ ಯಾವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಹೋಗುತ್ತದೆಯೋ, ಈ ಹೊಸ ಜ್ಯೋತಿಕಣ ಕೂಡಾ ಅದೇ ದಾರಿ ಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಜ್ಯೋತಿಕಣ ತೋರಿದ್ದಕ್ಕೆ ನಮಗೆ ಎರಡು ಜ್ಯೋತಿಕಣ ಸಿಕ್ಕಿ ಪ್ರವರ್ಧನೆ (amplification) ಸಾಧ್ಯವಾಯ್ತು. ಜ್ಯೋತಿಕಣಗಳು ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಪಯಣಿಸುವುದರಿಂದ ಅಪಸರಣಕ್ಕೆ ಅವಕಾಶ ಕೊಡದೇ ಬೆಳಕು ಮತ್ತಷ್ಟು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಬಲ್ಲದು.

ಇದನ್ನು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಮೊದಲು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದರು. ಆದರೆ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಇದು ಸಾಧ್ಯವೇ ಇಲ್ಲ ಎಂದು ಮಿಕ್ಕೆಲ್ಲಾ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ವಾದಿಸಿದರು. ಅವರ ವಾದ ಇಷ್ಟು:
೧. ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳೂ ಇರೋಲ್ಲ ಅನ್ನೋದು ಬೋಲ್ಟ್ಸ್ ಮನ್ ನಿಯಮ. ಇದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿತವಾದ ಸತ್ಯ.
೨, ನಾವು ಶಾಖ/ಬೆಳಕು ನೀಡಿದಾಗ ಮೇಲೆ ಇರುವ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮತ್ತೆ ಮೇಲೆ ಹೋಗಲ್ಲ. ಬೆಳಕು ಅವ್ಯಾಹತವಾಗಿ ಬರಬೇಕಾದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹೋಗಿ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತಿರಬೇಕು. ಇದನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟಸಾಧ್ಯ.
೩. ಹೀಗೆ ನಾವು ಕಕ್ಷೆಯೊಂದರಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು ಏರುಪೇರು ಮಾಡುವುದು ಉಷ್ಣಗತಿವಿಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಕಾರ ಅಸಾಧ್ಯ.
ಯಾಕಂದರೆ ಈ ಏರುಪೇರು ಅಣುವಿನ ಸಮತೋಲನ ಕಾಪಾಡುವುದಿಲ್ಲ.

ಈ ವಾದಗಳನ್ನು ಮಂಡಿಸಿ ಎಲ್ಲರು ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಅವರ ವಾದವನ್ನು ಮೂಲೆಗುಂಪಾಗಿಸಿದರು. ಆದರೂ ಲೇಸರ್ ಇಂದು ಎಲ್ಲರ ಮನೆಮಾತಾಗಿದ್ದು ಹೇಗೆ ? ಯಾರ ಪ್ರಯತ್ನ ಹಾಗೂ ಪ್ರಯೋಗದಿಂದ ? ಇದನ್ನ ಮುಂದಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ತಿಳಿಯೋಣ.

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ-ಭಾಗ ೨

ಕಳೆದ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ನಾವು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳ ವಿಶೇಷತೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಂಡಿದ್ದೆವು.ಈ ದಿನ ಲೇಸರ್ ಜನ್ಮ ವೃತ್ತಾಂತದ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ.

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.

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ - ಭಾಗ ೧

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ ಸರಣಿಯ ಈ ಮೊದಲ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ನಾವು ಲೇಸರ್ ಕಿರಣ ಮತ್ತು ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಇರುವ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳೋಣ. ಅದಕ್ಕೆ ಮುಂಚೆ ಕೆಲವು ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಪರಿಚಯ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳೋಣ.

ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ :

ಒಂದೇ ಬಣ್ಣದ ಕಿರಣಗಳು ಅಥವಾ ಏಕವರ್ಣೀಯ ಕಿರಣಗಳು - ಅಂದರೆ ಕೆಂಪು ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ, ನೀಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ, ಹಾಗೆ.
ಬಿಳಿ ವರ್ಣದ ಕಿರಣಗಳು - ಇದು ಕಾಮನಬಿಲ್ಲಿನ ಎಲ್ಲಾ ಬಣ್ಣದ ಮಿಶ್ರಣದಿಂದ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ಕಿರಣ. ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಬರುವ ಕಿರಣಗಳು ಬಿಳಿಬಣ್ಣದ್ದು.

ಹಾಗೆಯೇ ಬೆಳಕನ್ನು ನೀಡುವ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ [light sources] ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ:

ಏಕವರ್ಣೀಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ - ಬೀದಿ ದೀಪಗಳು.ಅವುಗಳ ಹಳದಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಸೋಡಿಯಂ ಎಂಬ ಧಾತು. ಅದು ಏಕವರ್ಣೀಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಮರ್ಥ ಉದಾಹರಣೆ.

ಬಿಳಿವರ್ಣ ಮೂಲ - ನಾವು ನಿತ್ಯ ಬಳಸುವ ಟಾರ್ಚು, ಬಲ್ಬು, ಇವೆಲ್ಲಾ ಬಿಳಿವರ್ಣದ ಮೂಲಗಳು.

ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಬಣ್ಣ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಆವೃತ್ತಿ ಹಾಗೂ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತರಂಗಾಂತರ ಆವೃತ್ತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಚಿತ. ಈಗ ಕಡುಕೆಂಪು ವರ್ಣದ ತರಂಗಾಂತರ ಸರಿ ಸುಮಾರು 647 ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ಗಳು, ಹಸಿರಿನ ಬಣ್ಣ ಸುಮಾರು 500 ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ಗಳು.. ಹೀಗೆ.

ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಂಕ್ ಎಂಬ ಮಹಾನ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧ ಪಟ್ಟ ಹಾಗೆ ಈ ಕೆಳಕಂಡ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ನೀಡಿದರು.


ಇಲ್ಲಿ E ಅಂದರೆ ಕಿರಣದ ಶಕ್ತಿ (energy), h ಅಂದರೆ ಪ್ಲಾಂಕ್ ನಿಯತಾಂಕ (Planck's constant) ಮತ್ತು v ಅಂದರೆ ಬೆಳಕಿನ ಆವೃತ್ತಿ (frequency).

ಈ ಮೇಲ್ಕಂಡ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನಾವು ಆವೃತ್ತಿ ಮತ್ತು ತರಂಗಾಂತರಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ ತಿಳಿಯಬಹುದು.

ಈಗ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಕ್ಕೆ ಬರೋಣ.

ಲೇಸರ್(LASER) ಅನ್ನುವುದು ಕೇವಲ ಹೆಸರಲ್ಲ. ಅದೊಂದು ಪ್ರಥಮಾಕ್ಷರಿ (Acronym). ಲೇಸರ್ ನ ಪೂರ್ಣ ಪಾಠ ಇಲ್ಲಿದೆ.

L - Light

A - Amplification by

S- Stimulated

E- Emission of

R Radiation

ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಿಂದ ಪ್ರವರ್ಧಿತಗೊಂಡ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ ಎಂದು ಅರ್ಥೈಸಬಹುದು.

ಈಗ ನಾವು ಲೇಸರ್ ನ ವಿಶೇಷತೆಗಳ ಕಡೆಗೆ ಗಮನ ಹರಿಸೋಣ.

ನಿಮ್ಮ ಬಲಗೈಯಲ್ಲಿ ಸಾಧಾರಣ ಬ್ಯಾಟರಿ ಅಥವಾ ಟಾರ್ಚು ಹಿಡಿದು ಎಡಗೈಯಲ್ಲಿ ಈಗೀಗ ಜನಪ್ರಿಯವಾಗುತ್ತಿರುವ ಲೇಸರ್ ಪಾಯಿಂಟರ್ (ಕೆಂಪು ಬಣ್ಣ ತೋರುವ ಪಾಯಿಂಟರ್ ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಜನಪ್ರಿಯ) ಹಿಡಿದು, ಎರಡನ್ನು ಚಾಲೂ ಮಾಡಿದರೆ ನಿಮಗೆ ಈ ಕೆಳಕಂಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕಾಣಿಸುತ್ತವೆ.

ನಿಮ್ಮ ಟಾರ್ಚಿನ ಬೆಳಕು ಸ್ವಲ್ಪ ದೂರ ಮಾತ್ರ ನೇರ ಹೋಗಿ ಅನಂತರ ಅಪಸರಿಸುತ್ತದೆ.(Diverge ಆಗುತ್ತದೆ) ಈಗ ನೀವು ಒಂದು ಮರದ ಎಲೆಯ ಮೇಲೆ ಟಾರ್ಚನ್ನು ಮತ್ತು ಪಾಯಿಂಟರ್ ಬಿಡುತ್ತೀರಿ ಎಂದುಕೊಳ್ಳಿ. ಟಾರ್ಚು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಎಲೆಗಳ ಮೇಲೂ ಬೆಳಕು ಹರಿಸಿದರೆ, ಪಾಯಿಂಟರ್ ನೀವು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದ ಎಲೆ ಬಿಟ್ಟು ಇನ್ನೆಲ್ಲೂ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಒಂದೇ ಎಲೆಯ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳು ಇತರ ಕಿರಣಗಳಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಪಸರಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರ ಅಪಸರಣ ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಗೆ 10^-6 ರಷ್ಟು ಅಷ್ಟೇ !!

ಅಪಸರಣದ ಅಂದಾಜು ಈ ಚಿತ್ರಗಳಿಂದ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಬಹುದು.






ಈ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಪಸರಣ ಲೇಸರ್ ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಗುಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು. ಈ ಗುಣವನ್ನು laser ranging ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ, ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಸಹಾಯದಿಂದ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳ ಮಧ್ಯದ ಅಂತರವನ್ನು ಕಂಡು ಹಿಡಿಯುವುದು. ಇದನ್ನು ಚಂದ್ರ ಮತ್ತು ಭೂಮಿ ನಡುವಣ ಸರಿಯಾದ ಅಂತರ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಸಹ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಅಪೋಲ್ಲೋ ಅಕಾಶನೌಕೆ ೧೯೬೯ ನಲ್ಲಿ ಚಂದ್ರನ ಮೇಲೆ ಇಳಿದಾಗ ಅಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಫಲನ ಮಾಡಬಲ್ಲ ಪ್ರತಿಫಲಕಗಳನ್ನು (reflector) ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಯ್ತು. ಲೇಸರ್ ಕಿರಣ ಚಂದ್ರನನ್ನು ಮುಟ್ಟಿ ಈ ಪ್ರತಿಫಲಕಗಳಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲನಗೊಂಡು ಮತ್ತೆ ಭೂಮಿಗೆ ಬರಲು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಸಮಯ ಕಂಡು ಹಿಡಿದು ಚಂದ್ರ ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಅಂತರವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಿರಣ ಬೆಳಕಿನದ್ದಾದ್ದರಿಂದ ಇದು ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡ್ ಗೆ 3X10^8 ಮೀಟರ್ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.

ವೇಗ = ದೂರ / ದೂರ ಕ್ರಮಿಸಲು ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಸಮಯ

ಎಂಬ ಸಮೀಕರಣ ಬಳಸಿ ಭೂಮಿ ಮತ್ತು ಚಂದ್ರನ ನಡುವಿನ ಅಂತರ(ದೂರ) ತಿಳಿಯಬಹುದು...ಬಹಳ ಸುಲಭವಾಗಿ ಮತ್ತು ಇನ್ನಷ್ಟು ನಿಖರವಾಗಿ !!

ಈಗ ಲೇಸರ್ ನ ಮತ್ತೊಂದು ವಿಶೇಷತೆಗೆ ಬರೋಣ. ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುವ ಎರಡು ಕಿರಣಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ (phase difference) ಒಂದೇ ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ಅಂದರೆ ಈಗ ಬಿಂದುವೊಂದರ ಬಳಿ ಒಂದು ಕಿರಣ ೧ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಬಂತೆಂದು ಇಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಿ. ಮತ್ತೊಂದು ಕಿರಣ ೨ ನೇ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಬಂದರೆ ಮೊದಲ ಕಿರಣಕ್ಕು ಎರಡನೆಯ ಕಿರಣಕ್ಕೂ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡ್. ಮೂರನೆಯ ಕಿರಣ ಕೂಡ ೩ನೇ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಥಟ್ಟನೆ ಬಿಂದುವಿನ ಬಳಿ ಬಂದಿರಬೇಕು. ಆಗ ಮೂರನೆಯ ಕಿರಣಕ್ಕೂ ಎರಡನೆಯ ಕಿರಣಕ್ಕೂ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡು. ..ಹಾಗೆ. ಇದು ನಮ್ಮ ಟಾರ್ಚು ಲೈಟಿನಲ್ಲಿ ಬರುವ ಕಿರಣದಲ್ಲಿ ಸಾಧ್ಯವೇ ಇಲ್ಲ. ಯಾಕೆಂದರೆ ಅವು ಮೊದಲೆ ಏಳು ತರಂಗಗಳ ಮಿಶ್ರಣ. ಒಂದೊಂದಕ್ಕೆ ಒಂದೊಂದು ತರಂಗಾಂತರ ಮತ್ತು ಪ್ರಾವಸ್ಥೆ. ಅವು ಒಟ್ಟುಗೂಡಿ ಹೇಗೆ ಒಂದೇ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ಆಗಲು ಸಾಧ್ಯ ?

ಸೋಡಿಯಮ್ ದೀಪದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರ ತಕ್ಕಮಟ್ಟಿಗೆ ಶಕ್ಯವಿದೆ. ಆದರೆ ಒಂದು ಚೂರೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆಯಿಲ್ಲದೆ, ಮೇಲೆ ಹೇಳಿದಂತೆ ಕವಾಯತಿನ ಸೈನಿಕರ ಹಾಗೆ ಒಂದೇ ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳು ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಗುಣಕ್ಕೆ ಸಂಸಕ್ತತೆ (coherence) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ.

ಮೂರನೆಯ ಮತ್ತು ಅತಿ ಮುಖ್ಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಲೇಸರ್ ನ ತೀವ್ರತೆ. ಇದು ಅಪಸರಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಪ್ರಾವಸ್ಥಾಂತರದ ಭೇದದಲ್ಲಿ ತನ್ನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಆದ್ದರಿಂದ ಬಿಳಿ ಬಣ್ಣ ಅಥವಾ ಸೋಡಿಯಂ ದೀಪಕ್ಕಿಂತ ಇದರ ತೀವ್ರತೆ ಗಣನೀಯ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಶಾಖವನ್ನೂ ಕೂಡಾ ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡಬಲ್ಲುದು. ಆ ಶಾಖಕ್ಕೆ ತೀಕ್ಷ್ಣತೆಯೂ ಹೆಚ್ಚು. ಅದಕ್ಕೆ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ನೋಡಬಾರದು. ಅದು ನಮ್ಮ ಅಕ್ಷಿಪಟಲವನ್ನೇ ಸುಡಬಹುದು. ಅದಕ್ಕೆ ಇದನ್ನು ಕ್ಯಾಟರಾಕ್ಟ್ ಆಪರೇಷನ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ನೋವಿಲ್ಲದೇ, ಹೆಚ್ಚು ಸಮಯ ವ್ಯಯಿಸದೇ, ಕಣ್ಣಿನ ಪೊರೆಯನ್ನು ತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇನ್ನಿತರ ಘನವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕತ್ತರಿಸಲೂ ಕೂಡಾ ಲೇಸರ್ ಇಂದ ಸಾಧ್ಯ. ಲೇಸರ್ ಕಟಿಂಗ್ ಟೂಲ್ಸ್ ಈಗ ಸರ್ವೇ ಸಾಮಾನ್ಯ.

ಇವಿಷ್ಟು ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿಗೂ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿಗೂ ಇರುವ ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಸರ್ ನ ವಿಶೇಷ ಗುಣಗಳು. ಮುಂದಿನ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಜನ್ಮ ವೃತ್ತಾಂತ ತಿಳಿಯೋಣ.

ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ - ಪ್ರಸ್ತಾವನೆ

ಇಷ್ಟು ದಿನ ನಾವು ವಿಜ್ಞಾನದ ಕೆಲವು ಕುತೂಹಲಕರ ವಿಷಯಗಳನ್ನು ಅವಲೋಕಿಸಿ ಚರ್ಚಿಸಿದೆವು. ಅದರಿಂದ ಸ್ಪೂರ್ತಿಗೊಂಡು ಈಗ ಕುತೂಹಲ ವಿಷಯವೊಂದರ ಬಗ್ಗೆ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಸರಣಿಯಲ್ಲಿ ನೀಡುವ ಪ್ರಯತ್ನ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದೇನೆ. ಅದರ ಅಂಗವಾಗಿಯೇ "ಲೇಸರ್ ಗಾಥೆ " ಎಂಬ ಸರಣಿ ಲೇಖನವನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತಿದ್ದೇನೆ.

ಎಲ್ಲರ ಕೈಯಲ್ಲೂ ಈಗ ಲೇಸರ್ ಇದೆ, ಎಲ್ಲರ ಬಾಯಲ್ಲೂ ಅದರದೇ ಜಪ ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ. ಆದರೆ ಈ ಲೇಸರ್ ಅಂದರೇನು ? ಅದ ಪೂರ್ವಾಪರ ಏನು ? ಅದರ ಆವಿಷ್ಕಾರವಾದದ್ದು ಎಂದು ? ಅದಕ್ಕೆ ಜನರು ಪಟ್ಟ ಕಷ್ಟ ಎಷ್ಟು ? ಅದು ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ ? ಅದರ ಉಪಯೋಗ ಏನು ? ಅದರ ಒಳಿತು ಕೆಡಕುಗಳೇನು ? ಈ ಎಲ್ಲಾ ವಿಚಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಈ ಸರಣಿ ದೃಷ್ಟಿ ಬೀರಲಿದೆ. ತಿಂಗಳಿಗೊಂದು ಲೇಖನ ಪ್ರಕಟವಾಗಲಿದೆ. ತಾವೂ ಭಾಗವಹಿಸಿ ಪ್ರೋತ್ಸಾಹಿಸುವಿರಿ ಎಂದು ನಂಬಿದ್ದೇನೆ.